氣固耦合管路振動(dòng)機(jī)理研究.pdf

1、天然氣相比于煤炭和石油，對(duì)空氣污染影響較小，屬于低碳、低排、環(huán)保的能源。而且天然氣比煤炭和石油的熱值和熱效率都要高。擴(kuò)大天然氣在能源消費(fèi)中的占比，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和治理空氣污染的重要手段。近年來(lái)我國(guó)頁(yè)巖氣和天然氣開采過程中，管路故障頻發(fā)，對(duì)氣固耦合管路振動(dòng)機(jī)理的研究，對(duì)我能源安全具有重要的能源戰(zhàn)略意義。
　　本文以氣固耦合管路為研究對(duì)象，建立了氣固耦合管路動(dòng)力學(xué)模型和振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，利用有限元軟件ADINA數(shù)值仿真平臺(tái)對(duì)空直管和氣

2、固耦合管路進(jìn)行了仿真分析，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真分析的合理性和可信性。具體研究?jī)?nèi)容體如下：
　　對(duì)管路振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)，首先建立了空直管模態(tài)分析數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了氣固耦合管路振動(dòng)模態(tài)分析數(shù)學(xué)模型?？罩惫苣B(tài)分析數(shù)學(xué)模型采用瑞利里茲能量法，氣固耦合管路振動(dòng)模態(tài)分析數(shù)學(xué)模型采用了流體輸送管道的自由振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程。
　　應(yīng)用ADINA有限元仿真軟件平臺(tái)對(duì)管路進(jìn)行模態(tài)分析。首先進(jìn)行了空直管模態(tài)分析，得到了不同管長(zhǎng)、不同管徑對(duì)空直管固

3、有特性的影響；其次進(jìn)行了氣固耦合管路模態(tài)分析，得到了不同管長(zhǎng)、不同管徑、不同壓力對(duì)氣固耦合管路固有特性的影響。通過仿真分析得到了管長(zhǎng)、管徑和壓力對(duì)管路固有特性的影響規(guī)律。
　　搭建氣固耦合管路振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，完成了空直管和氣固耦合管路錘擊實(shí)驗(yàn)和氣固耦合管路響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證了不同管長(zhǎng)、不同管徑對(duì)空直管固有特性的影響規(guī)律；對(duì)于氣固耦合管路，驗(yàn)證了不同管長(zhǎng)、不同管徑、不同壓力對(duì)氣固耦合管路固有特性的影響規(guī)律。同時(shí)得到了不同氣源壓力、不同管