隨著我國天然氣管道的加速鋪設(shè),管道振動(dòng)現(xiàn)象成為一個(gè)不可忽視的問題,管道的異常振動(dòng)會(huì)引起管系疲勞失效造成巨大的安全隱患。因此,研究天然氣管道振動(dòng)的機(jī)理以及探索管道的減振措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以JQ壓氣站發(fā)球區(qū)天然氣管道振動(dòng)超標(biāo)問題為背景,結(jié)合理論分析與數(shù)值模擬對(duì)實(shí)際工程中管道振動(dòng)的機(jī)理和減振措施進(jìn)行研究。首先通過對(duì)JQ壓氣站振動(dòng)管線現(xiàn)場狀況和測量數(shù)據(jù)的分析排除了機(jī)械和設(shè)備引發(fā)振動(dòng)的可能性;隨后利用SolidWorks軟件創(chuàng)建振動(dòng)管線的幾何模型,并運(yùn)用ANSYS中的相關(guān)模塊對(duì)振動(dòng)管線進(jìn)行流場模擬和模態(tài)分析,分別得到了不同工況下的流場特性以及管道的結(jié)構(gòu)特性,通過對(duì)比初步推測發(fā)球區(qū)管線振動(dòng)的原因可能是機(jī)械共振;隨后運(yùn)用Workbench對(duì)管道進(jìn)行諧響應(yīng)分析,得到氣固耦合時(shí)的動(dòng)力特性,并且振動(dòng)位移的測量值和模擬值基本吻合,得出管道振動(dòng)主要原因是管內(nèi)天然氣在出站前三通處匯管時(shí)產(chǎn)生了渦流,渦流的脈動(dòng)激發(fā)頻率落在結(jié)構(gòu)固有頻率的共振區(qū)間內(nèi)引發(fā)了機(jī)械共振,加之渦流引發(fā)的氣流脈動(dòng)也對(duì)激勵(lì)管道振動(dòng)發(fā)揮了一定的作用。最后,結(jié)合JQ壓氣站的實(shí)際運(yùn)行狀況,提出通過加裝約束對(duì)管道進(jìn)行減振,管道加固后數(shù)值模擬得到... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

緩沖罐進(jìn)出口布置方式圖

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文14不會(huì)隨波的傳播而遷移。氣體波動(dòng)方程是計(jì)算平面波動(dòng)理論方程的基礎(chǔ)，同時(shí)用來表述管道的波動(dòng)現(xiàn)象。1.連續(xù)方程圖2-2管內(nèi)流體微元示意圖上圖為管內(nèi)截面間的流體微元示意圖，在某一時(shí)刻t，截面Ⅰ上的流體密度、速度和壓力分別為、和。當(dāng)流動(dòng)為一維時(shí)，流體的密度、速度和壓力這些參數(shù)與氣體的位置與時(shí)間有關(guān)。等截面管道的流通面積為S，距離原點(diǎn)x處為截面Ⅰ，則經(jīng)過dt時(shí)間后，流經(jīng)截面的氣體質(zhì)量為，當(dāng)氣體經(jīng)過dx的長度后，流體的質(zhì)量增量為，控制體dx質(zhì)量為，在dt時(shí)間內(nèi)控制體增量為。根據(jù)質(zhì)量守恒定理，兩個(gè)截面間的流體在這個(gè)過程中質(zhì)量變化量為零，由此得到方程。（2-1）由于采用等直徑管道分析，截面S為常數(shù)，所以方程簡化為：（2-2）進(jìn)一步將公式中第二項(xiàng)展開得到：（2-3）此方程即為流體的連續(xù)方程。2.運(yùn)動(dòng)方程流體在上圖的等直徑管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，截面I的壓力為，另一端截面II的壓力為，忽略流動(dòng)阻力的作用，由牛頓第二定律可得：（2-4）消除公因式后得到：（2-5）此方程為流體的運(yùn)動(dòng)方程。3.波動(dòng)方程

第二章JQ壓氣站管道振動(dòng)概況及振動(dòng)基本理論17圖2-3壓縮機(jī)出口示意圖上圖為壓縮機(jī)出口的示意圖，管道的左側(cè)與壓縮機(jī)的氣缸相連，右側(cè)連接容器，管長為l,設(shè)管道左端x處的脈動(dòng)壓力大小為，速度大小為，由簡單管道的固有頻率計(jì)算方法可得：（2-26）（2-27）右端為大口容器，則有：代入上式得：（2-28）根據(jù)此公式便可計(jì)算出簡單管道內(nèi)任一點(diǎn)的壓力脈動(dòng)值：（2-29）但當(dāng)管道出現(xiàn)氣柱共振的現(xiàn)象時(shí)上式不在適用，此時(shí)應(yīng)當(dāng)采用有限元法對(duì)管道的壓力脈動(dòng)值進(jìn)行求解。此方法假設(shè)管道流體為可壓縮的無粘性流體，且流體的密度、速度及壓力皆取平均值不發(fā)生變化，僅考慮氣流脈動(dòng)的影響，則流體波動(dòng)方程變?yōu)椋海?-30）令：（2-31），上式轉(zhuǎn)變?yōu)椋海?-32）利用等效積分和伽遼金法對(duì)上式建立有限元積分方程：

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3482977