基于流固耦合內(nèi)表含裂紋缺陷集氣管道剩余壽命研究.pdf

1、隨著中國油氣開采技術(shù)的發(fā)展，天然氣成為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的能源。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的能源需求，長距離管道混輸技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。集氣管道地域跨度大、距離長、使用周期長。管道難免會出現(xiàn)裂紋、腐蝕等缺陷，這些管道在使用過程中會受到內(nèi)壓和內(nèi)部流體流動的影響，當內(nèi)壓和流體狀態(tài)發(fā)生巨大變化時對管道會產(chǎn)生一定的影響，尤其流體流動狀態(tài)發(fā)生改變時作用于管壁的壓力勢必發(fā)生變化，當壓力變化作用于裂紋缺陷管道應(yīng)力集中的脆弱環(huán)節(jié)時會造成管道斷裂。本文從氣液兩相流引

2、起的壓力變化對含裂紋集氣管道的影響角度，進行系統(tǒng)深入的研究，總結(jié)出氣液兩相管道壓力作用下含有裂紋管道的應(yīng)力狀態(tài)以及剩余壽命變化規(guī)律。
　　本文應(yīng)用數(shù)值分析的方法，運用ANSYS WORKBENCH對流體和含裂紋集氣管道進行建模，建立流體不同狀態(tài)與管道流固耦合效應(yīng)，分別對流體在不同流速、不同含水率下，流動狀態(tài)的改變對管道裂紋應(yīng)力影響，以及對不同裂紋尺寸在流場作用下應(yīng)力狀態(tài)進行數(shù)值模擬，最后對含裂紋缺陷集氣管道剩余壽命進行數(shù)值計算。<

3、br>　　通過對不同初始狀態(tài)下流體數(shù)值模擬，當保持含水率20％的情況下入口速度從4m/s增加到5m/s時，流體對管道靜壓從871.84Pa增加到1402.64Pa；保持速度為5m/s不變，含水率從20%增加到70%，流體對管道靜壓從1402.64Pa增加到4980Pa。通過耦合數(shù)值計算，裂紋尖端應(yīng)力場隨著入口流速和體積分數(shù)的增加而增加。
　　通過流體作用下集氣彎管安全性分析，可知在流體的作用下，由于耦合效應(yīng)管道的固有頻率降低，當流