采空塌陷区埋地输气管道的变形及受力分析

针对采空塌陷对输气管道的潜在威胁,采用管道－土壤相互作用（PSI）单元,结合三向土弹簧非线性模型,建立采空塌陷区埋地输气管道的有限元计算模型,分析了不同管径、壁厚和内压影响下管道的变形和受力规律,并确定最大变形和最大受力的位置。结果表明:适当增加壁厚和减少内压能有效提高管道的安全性;最大Von-Mises应力和最大竖向应变位置均在内边缘塌陷区且靠近中间塌陷区;最大轴向应力和最大轴向应变位置均位于中间塌陷区两侧。所得结果对埋地输气管道穿越采空区的安全防护具有一定参考价值。     

基于信息化评估的消防水域救援分析研究

通过信息化评估对消防水域救援进行分析,并完善水域救援机制,对进一步提高水域救援效率及有效性等有促进作用。因此,分析消防水域救援工作的基本内容,以此为基础,对水域救援方式以及水域救援效率等进行信息化评估,并在信息化评估的基础上,对消防水域救援机制以及危险救援应急机制等进行完善,结合消防水域救援需求,对消防水域救援过程进行完善,旨在实现信息化评估在消防水域救援中的应用效果提升。     

影响毒性物质扩散的参数敏感性分析

毒性物质泄漏可能引发严重的环境污染或人员伤亡,分析毒性物质扩散规律及主要影响因素,对环境保护、应急救援和风险评估具有重大意义。选择了氯化氢、氨气、液溴3种有毒物质作为模拟对象,对影响毒性物质扩散的主要参数进行敏感性分析计算,分析了参数值的变化对扩散距离的影响程度。结果表明,参数的影响与泄漏物质自身性质有关,物质的沸点是影响扩散的主要因素之一。     

燃油工业锅炉反平衡热效率的敏感性分析

随着节能减排工作的开展,燃油工业锅炉得到了广泛的应用,故其热效率分析研究具有重要的意义．为了研究卧式内燃燃油锅炉热效率的敏感性,本文在MATLAB平台上,引入敏感度概念,对不同吨教的卧式内燃燃油锅炉进行了反平衡热效率敏感性分析．结果表明排烟温度的敏感度较高,具有对热效率很好的指示作用．此敏感度对现场锅炉优化运行调节和估算热效率的变化具有一定的指导意义。     

三种强度准则的盐穴应力弹塑性解及参数敏感性分析

为了更安全地建造地下盐穴储气库，采用Hoek-Brown(H-B)，Mohr-Coulomb(M-C)及Drucker-Prager(D-P)3种强度准则，推导了在内压作用下盐穴的塑性区应力解及塑性半径，讨论了各准则对塑性区半径的影响规律及各准则参数的估计方法。分别运用单因素分析法及多因素分析法，分析了塑性半径对H-B准则参数的敏感性。研究结果表明:同等条件下，H-B准则受岩性、造腔等因素影响时，微小内压的波动使得塑性半径的变化更剧烈，岩体质量较差时更显著。盐穴塑性应力与M-C，D-P相比偏小，更接近实际工程状况。围岩塑性半径受H-B准则参数影响程度的大小依次为:GSI，mi，σci，D。各参数的互相关性对结果影响不大。其中，H-B准则参数GSI，mi，σci的增大会使塑性半径减小，参数D的增大使得塑性区半径增大。研究成果可为合理选择盐穴储库硐室的力学模型及优化参数提供参考价值。     

影响断层活化的破碎带特征参数敏感性分析

为研究破碎带对断层活化的影响,选取破碎带宽度、岩石内摩擦角、粘结系数及抗拉强度作为破碎带的特征参数,采用FLAC3D模拟工作面推进对断层的影响,借助正交表确定模拟方案,通过对正交试验结果进行方差分析,以此研究影响断层活化的破碎带特征参数敏感性。结果表明:破碎带特征参数对断层活化的敏感性主次顺序为破碎带宽度﹥岩石内摩擦角﹥岩石粘结系数﹥岩石抗拉强度,且断层破碎带宽度越大,岩石内摩擦角越小,断层活化可能性也就越高,而岩石粘结系数与抗拉强度对断层活化影响较小。     

基于均匀设计的事故再现模型参数敏感性分析

借助参数敏感性分析方法确定那些对事故再现结果有显著影响的参数,进而通过对这些参数进行合理处理则可在花费不大情况下确保再现结果的精度。基于均匀设计并结合回归分析,提出了一种事故再现模型参数敏感性分析方法:该方法首先借助均匀设计寻找到事故再现模型的一阶响应面模型,再借助该响应面模型获得原事故再现模型内参数的敏感性向量。并在此基础上进一步探讨了如何通过该方法获得各输入参数的取值区间及各输入参数在其标称值附近有一定程度扰动时2种情况下参数对计算结果的影响程度。最后给出一数值算例,算例结果表明:笔者方法所得参数敏感性顺序与其他学者研究所得一致。     

基于FITNET FFS模型的腐蚀管道失效概率敏感性分析

为了获取影响腐蚀管道失效概率的关键因素及敏感性规律,基于FITNET FFS模型,采用可靠性理论对国内某腐蚀管道的失效概率进行计算和分析。通过全寿命方法计算了腐蚀增长速率,从而得到了与时间相关的腐蚀管道损伤概率模型,并采用蒙特卡罗模拟算法进行求解,得出了不同年限下腐蚀管道的失效概率;采用变异系数法对各影响因素进行参数敏感性分析。研究结果表明:管道直径、壁厚及径向腐蚀速率的分散性对管道失效概率具有双向扰动作用,其机理在于随机变量的分散性和腐蚀速率同时影响失效概率的波动,开始阶段随机变量分散性起主导作用,两者在管道失效概率达到50%会趋于一个平衡状态,之后腐蚀速率起主要支配作用;另外,管材的抗拉强度对腐蚀管道失效概率的影响较屈服强度的影响更大,可靠性分析时采用只考虑屈服强度的强度模型将存在一定的局限性,建议同时考虑管材抗拉强度的影响。     

影响断层活化的破碎带特征参数敏感性分析北大核心CSCD

为研究破碎带对断层活化的影响,选取破碎带宽度、岩石内摩擦角、粘结系数及抗拉强度作为破碎带的特征参数,采用FLAC3D模拟工作面推进对断层的影响,借助正交表确定模拟方案,通过对正交试验结果进行方差分析,以此研究影响断层活化的破碎带特征参数敏感性。结果表明:破碎带特征参数对断层活化的敏感性主次顺序为破碎带宽度﹥岩石内摩擦角﹥岩石粘结系数﹥岩石抗拉强度,且断层破碎带宽度越大,岩石内摩擦角越小,断层活化可能性也就越高,而岩石粘结系数与抗拉强度对断层活化影响较小。     

含阶梯结构的高层楼梯井内烟气湍流及输运特征量的全局敏感性分析

高层建筑竖井火灾中影响因素众多,并且各因素对高层楼梯井火灾中重要现象、关键数值等的影响大小不一,使得此类火灾中的实验或理论研究成本较高。通过建立全局敏感性分析平台,定量考察了高层楼梯井结构所涉及因素的影响大小,并能够方便地筛选掉对所考察量影响较小的因素,以降低实验或计算成本。使用数值模拟方法,通过CFD软件对包含阶梯几何框架的高层楼梯井结构火灾进行了共计60次工况计算。并且根据计算结果,使用全局参数敏感性分析方法,得出建筑尺寸、热释放速率、环境参数对高层楼梯井内烟气湍流特性及输运特性的敏感性排序。结果表明,火源热释放速率对各输出参数的影响均占38%以上。     

基于ABAQUS的穿越公路输气管道力学性状分析

为研究穿越公路埋地天然气管道在车辆载荷下的力学性状,运用ABAQUS有限元软件建立了输气管道-覆盖土壤的三维接触模型,模拟了不同管径、管道壁厚、管道内压、管道埋深以及交通载荷工况下,管道的应力应变情况,得到了不同变量条件下埋地天然气管道的应力应变规律。研究结果表明:交通载荷下输气管道穿越公路时,从经济性考虑,其埋深应控制在2m范围内;结合管道内压,对不同超载程度下重载车辆对埋地管道的力学性能影响进行分析,从安全性考虑,管道宜采用套管敷设穿越形式。所得结论可为输气管道穿越公路段的设计提供参考。     

Experimental research of the dynamic behavior of the natural gas suspension pipeline aerial crossing during pigging process

Suspension pipeline aerial crossings (SPAC) are mainly used to carry pipeline segments over large obstacles that are not suitable for trenchless technologies. It may suffer great vibrations and displacements during the pigging process due to the dynamic pigging loads and insufficient constraints from cables. Based on similarity criteria, an experimental scale model based on the Nujiang natural gas SPAC was designed and established. The vibration and displacement of the scale model were measured under different pigging velocities and liquid deposit volumes. The experimental results reveal that the natural gas SPAC vibrates during the pigging process, but the displacement versus time forms a U curve instead of a sinusoidal like curve. The extremum of the displacement is positively related to the pigging velocity and liquid deposit volume. In particular, the extremum increases by 0.37% with a 1% increase in the pigging velocity, while the displacement increases by 0.62% with a 1% increase in the liquid deposit volume. Under certain pigging conditions, or with damaged constraint components, the displacement extremum could be unacceptable. A low pigging velocity and a short time interval between two pigging operations are suggested to guarantee the safety of the natural gas SPACs. Besides, based on the experimental data, an empirical formula is developed to obtain the SPAC displacement-time curve with consideration of the span length, the pipeline diameter, the pigging velocity, the length and holdup of the liquid column. This formula can help to determine a suspicious displacement overrun, and to develop a data basis for choosing a safe pigging scheme of SPACs. This research provides insightful information to understand the mechanism of the SPAC's dynamic response as well as a practical tool to calculate the SPAC's displacement during the pigging process.     

落石冲击作用下架设油气管道响应分析

针对影响油气管道安全运营的落石冲击问题,基于弹塑性力学、Cowper-Symonds本构模型和有限元方法,建立了球形落石冲击油气管道的计算模型,对管道动态响应过程进行了数值模拟。对冲击速度、落石半径、管道内压力和落石冲击位置进行了参数敏感性分析,研究了各参数对管道冲击变形的影响规律。结果表明:落石的冲击能量主要用于管道塑性变形;冲击过程中,落石与管道的接触区域由初始的椭圆斑逐渐变成了椭圆环;管道塑性变形随着冲击速度和落石半径的增大而增大,随内压和落石偏移度的增大而减小。该研究工作为油气管道的安全评价及防护工程的设计提供了参考依据,对保障油气安全运输具有重要的工程意义。     

隧道并行输气管道爆炸对邻管的冲击效应分析

针对隧道内输气管道泄漏发生爆炸对相邻管道的潜在威胁,基于泄漏率的求解,得到爆炸气体的扩散分布规律,确定蒸气云爆炸的TNT当量;利用LS-DYNA有限元软件建立隧道并行输气管道爆炸模型,分析在不同的泄漏尺寸、爆心距和风速下,邻管对爆炸冲击的动力学响应。基于峰值振速的经验公式的验证,表明所采用的管隧模型的可行性。结果表明:在内压和爆炸荷载的共同作用下,隧道内管道的等效应力和速度会出现多个峰值,有别于开敞空间的爆炸规律;泄漏尺寸越小、爆心距和风速越大,管道的动力响应越小;相比爆心距和风速,管道的动力响应峰值对泄漏尺寸的变化更敏感。研究成果可为管隧结构在极端情况下的事故预防和维护抢修提供理论指导。     

在役悬索管道抗风性能研究及结构退化分析*

为提高在役成品油悬索跨越管道结构及性能的可靠性,保障长输油气管道生产运营的安全,建立某在役成品油悬索跨越管道的有限元力学仿真模型,研究风载荷对悬索跨越管道的影响作用,探讨主索、吊索等主要构件性能退化时对悬索管道安全性的影响规律。结果表明:通过有限元模拟可以得到管道失效风速为60 m/s,远大于极限风速,且涡激振动振幅很小;主索腐蚀、吊索断裂以及是否存在抗风索这3种情况均能影响结构的安全性。相关企业应当对结构的重要构件进行定期检修,以保障生产运营安全。     

电力线路与燃气管道交叉跨越点雷击事故防护研究

针对临近杆塔接地网的管道过电压及防护问题,采用CDEGS仿真计算软件建立电力杆塔接地网及临近燃气管道结构模型,研究杆塔与管道间距、土壤电阻率和接地排流线等因素对管道过电压的影响;并提出通过优化电力杆塔接地网外延射线结构降低管道过电压的改造方案。研究结果表明:管道上的雷击过电压受散流间距、土质条件等因素的影响,并基本呈现线性关系;管道增设排流设施后,过电压减小;接地网外延射线结构改造后管道过电压抑制作用明显。研究结果可为实际燃气管道安全防护及电力设计施工提供理论参考。     

油气管道本质安全影响因素分析及启示

管道运输是油气运输的主要方式,为了研究油气管道本质安全的影响因素和薄弱环节,通过分析美国和加拿大油气管道的事故原因,识别了3种影响因素和7个薄弱环节;通过统计管道工程各阶段的事故和影响因素的数量,分析了每个阶段存在的本质安全问题。结果表明:施工阶段的事故和影响因素的数量远多于其他阶段;施工和制管阶段的影响因素种类多,事故原因分散,本质安全提升难度较大;设计和运营阶段的影响因素种类少,事故原因相对集中,本质安全提升难度相对不大;各阶段都存在技术和管理的不足。根据油气管道本质安全影响因素分析结果,得出管道本质安全5个方面的启示。     

天然气管道局部等效应力及塑性变形评估

为了研究腐蚀及地面运动对埋地天然气管线安全性的协同影响,以X80管道为研 究对象,模拟腐蚀缺陷及土壤力作用于管道之上,利用有限元方法对有腐蚀缺陷与预应 变情况下的管道局部等效应力及塑性变形进行评估,结果表明腐蚀缺陷的深度对局部应 力和应力分布影响非常明显,在失效压力预测中起着决定性作用。随着腐蚀深度的增加 ,应力集中增强,导致内表面和外表面的等效应力大小进一步分化,腐蚀深度的增加对 管道内表面的等效应力的影响很大,但对有效塑性应变的影响却不大。模拟管道上施加 有纵向应变的土壤力,不论拉伸与压缩的情况下,都会降低管道的失效压力,在施加拉 伸预应变下的管道失效压力小于压缩预应变下的。塑性变形首先发生在外表面处,并扩 展到腐蚀缺陷相邻区域,管道内表面也具有一定的塑性变形,但强度低。     

中压天然气管道泄漏扩散模拟研究

建立了埋地中压天然气管道发生泄漏时时的数学模型,将土壤视为各向同性的多孔介质,采用FLUENT对天然气在土壤中的扩散规律及浓度分布进行模拟,分析不同时刻地表的危险区域范围,并对比了不同管道压力、泄漏孔径大小、泄漏位置等工况下危险半径随时间的变化。结果表明:管道压力越大,泄漏的体积流量越大,同一时间危险范围越大;相同的泄漏压力下,泄漏孔径对危险半径没有很大影响;不同泄漏孔位置,泄漏初期向上开口时危险半径最大,一段时间后向下开口危险半径最大。