管道堵塞水力瞬態(tài)模擬分析.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，管道運(yùn)輸在國民經(jīng)濟(jì)、國防工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中，正發(fā)揮著越來越重要的作用，如石油，天然氣，自來水管已成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。這些管道在建設(shè)過程中管道彎曲或因機(jī)械壓力導(dǎo)致管道變形致使管道堵塞的情況發(fā)生。在寒冷的環(huán)境里油氣輸運(yùn)管道會形成天然氣水合物，造成管道堵塞進(jìn)而帶來經(jīng)濟(jì)損失。由于輸運(yùn)管道的介質(zhì)多種多樣，加之管道所處環(huán)境十分復(fù)雜，以及管道堵塞形式的不確定性，因此管道堵塞的檢測非常困難。所以為了解決管道堵塞的檢測

2、問題尋找一種簡單可行同時(shí)高效可靠的方法很重要。本文通過對堵塞管道情況的分析，建立水擊方程的數(shù)學(xué)模型分析管道堵塞后水力瞬態(tài)流動的變化與特性，為以后的管道探堵工作提供理論基礎(chǔ)。本研究利用水擊方程建立管道堵塞的數(shù)學(xué)模型，引入了基于有限體積法的Godunov格式，再用Fortran對瞬態(tài)流動模型方程進(jìn)行編程得到計(jì)算求解程序，得到有壓管道在瞬變流條件下指定位置的壓力實(shí)時(shí)值。并與ADINA數(shù)值模擬二維模型的結(jié)果進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了結(jié)果的正確性。通過改

3、變計(jì)算網(wǎng)格的大小說明了本文計(jì)算結(jié)果與網(wǎng)格精度無關(guān)?？疾炝怂N波的傳播過程幾個(gè)重要時(shí)間點(diǎn)，通過數(shù)值比較說明本文的數(shù)值模擬方法結(jié)果與Wylie(1993)的一維水錘計(jì)算理論的結(jié)果十分接近，驗(yàn)證了本研究方法可以計(jì)算管道中波傳播與反射的復(fù)雜特性。在計(jì)算過程中考慮了非定常摩擦力對管道流動的影響，在一維水錘控制方程中引入擴(kuò)散項(xiàng)替代非定常摩擦力所引起的粘性作用，通過比較不同堵塞長度時(shí)有無擴(kuò)散項(xiàng)的壓強(qiáng)曲線，說明對堵塞長度越短的管道這種粘性作用越重要，進(jìn)