高溫高壓深海管道非均勻溫度場(chǎng)與溫度效應(yīng)研究

1、高溫高壓深海管道非均勻溫度場(chǎng)與溫度效應(yīng)研究S t u d i e so n N o n - ·u n i f o r m T e m p e r a t u r e F i e l da n d T e m p e r a t u r e E f f e c to f H T ／H P D e e p —·s e aP i p e l i n e s【申請(qǐng)碩士學(xué)位】基金資助：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃( 2 0 1 4

2、 C B 0 4 6 8 0 1 )學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程作者姓名：何永禹指導(dǎo)教師：陳志華教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一五年十二月 一_ = 孥一血年T 一月摘要目前缺乏對(duì)深海管道溫度場(chǎng)的研究，因此對(duì)管道溫度效應(yīng)的研究也是考慮恒溫作用，而實(shí)際上在原油輸送過(guò)程中，原油不斷向周圍介質(zhì)散熱，原油沿程溫度會(huì)有所降低，由于原油與管道之間的對(duì)流換熱，管道的沿程溫度也隨之降低。因此，有必要對(duì)深海管道的非均勻溫度場(chǎng)與非均勻溫度效應(yīng)進(jìn)行研究。本文利用G A

3、M B I T 建立了單層管道幾何模型并劃分網(wǎng)格，考慮了管內(nèi)原油層流流動(dòng)和紊流流動(dòng)兩種不同流態(tài)，利用F L U E N T 軟件對(duì)管道在穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)的非均勻溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)網(wǎng)格獨(dú)立性進(jìn)行了分析，確定了合理的網(wǎng)格劃分方式，得到了管道沿程溫度曲線，通過(guò)對(duì)比數(shù)值模擬與理論公式計(jì)算得到的原油溫度結(jié)果，對(duì)F L U E N T 模型進(jìn)行了驗(yàn)證，最后進(jìn)行了管道溫度場(chǎng)參數(shù)化分析。利用F L U E N T 軟件對(duì)管道在流動(dòng)開啟過(guò)程中的非穩(wěn)態(tài)傳熱

4、進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)時(shí)間步長(zhǎng)獨(dú)立性進(jìn)行了分析，選取了合理的時(shí)間步長(zhǎng)，對(duì)冷投啟動(dòng)和預(yù)熱啟動(dòng)兩種方式下的管道非均勻溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究，得到了管道沿程溫度時(shí)變曲線。利用F L U E N T 軟件對(duì)管道在流動(dòng)關(guān)閉過(guò)程中的非均勻溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)時(shí)間步長(zhǎng)獨(dú)立性進(jìn)行了分析，選取了合理的時(shí)間步長(zhǎng)，對(duì)流動(dòng)關(guān)閉過(guò)程中管道的非均勻溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究，得到了管道沿程溫度時(shí)變曲線。利用A B A Q U S 軟件建立了管道有限元模型，考慮了材料非線性，通過(guò)模