基于多相耦合的埋地管道外爆动力响应影响研究

建立了管道、内部流体与土体的多相耦合数值计算模型,对埋地管道外爆载荷和管道响应进行了计算,得到了管道内有无流体对爆炸冲击波和管道响应的影响情况。计算结果表明:管道外土体的爆炸压力小于管道内无流体时管道外土体的爆炸压力。充液管道径向变形峰值比空管径向变形峰值降低10%左右;充液管应力峰值比空管应力峰值降低4%左右;说明管内存在流体使得管道的抗变形能力增强。     

管壳式换热器内双弹性管涡激振动特性研究

利用有限元方法离散控制方程,结合动网格技术,建立了三维流固耦合振动的数值模型,对管壳式换热器内串列、并列、交错排列的双弹性管受横向流诱发的涡激振动进行了数值模拟,着重研究了不同节径比排列下的双弹性管中与圆筒轴线重合的中心管振动特性。结果表明:双根管间距的增大,对中心管的运动振幅起到了抑制作用;双根管串列且中心管直面来流方向时,中心管的振动较为显著,振动轨迹接近"一"字形;双根管并列时,随着间距的增大,中心管的振动幅度逐渐减小;双根管交错排列时,中心管的振动轨迹均为椭圆形。     

污水沉降罐伴热盘管传热特性与影响因素分析

在沉降罐液位举升与收油过程中,采用稳-瞬态相结合的全过程传热计算方法,建立了污水沉降罐稳态-瞬态传热温度场分析三维有限元耦合模型,对污水沉降罐和伴热盘管全运行过程传热特性进行分析,得到沉降罐与伴热盘管的温度分布。结果显示：在收油过程中,各圈盘管温度由进水侧向出水侧逐渐降低,盘管环向温降在0.1℃/m左右,盘管同一角度径向温降在每圈1℃左右;通过研究不同影响因素可知,进口温度、环境温度的升高以及盘管直径的增大都能有效提高伴热盘管传热特性,而保温层厚度的增大和进口流速的提高对伴热盘管传热特性影响很小,影响因素敏感程度排序为进口温度>环境温度>盘管直径>保温层厚度>进口流速。     

潜油电泵连接螺栓预紧力与传递扭矩分

潜油电泵各机组由螺栓连接而成,螺栓预紧力的大小不仅与螺栓和连接件强度有关,还直接影响到连接件传递扭矩能力和机组工作安全性能。为此,基于ANSYS有限元软件的接触非线性分析功能,建立潜油电泵接头及连接螺栓的三维有限元模型。采用温度法来模拟螺柱预紧力和轴向变形,分析计算螺柱不同预紧条件下潜油电泵机组传递扭矩的极限值,在6个螺栓预紧力达66.5kN时,传递扭矩极限值为1.233kN·m。     

双台肩钻具螺纹应力与密封性能影响因素分析

钻具连接螺纹接头强度和密封性能会对钻具的正常工作产生直接影响.为了保证油气开采顺利进行,有必要对钻具螺纹接头进行强度和密封性能分析.为此,以双台肩超高抗扭钻具连接螺纹为研究对象,考虑螺纹不对称性、螺旋升角以及主副台肩接触和螺纹齿面接触等因素,建立了包含进刀槽和退刀槽的钻具螺纹接头三维有限元模型.采用有限元分析方法开展了...     

储罐内可燃气云爆炸压力数值模拟对比分析研究

以立式拱顶储罐为研究对象,针对其内部可燃气云爆炸问题,分别采用TNT当量法和计算流体动力学(CFD)方法建立了二维简化模型,对其内部爆炸流场进行了数值模拟研究。通过对比两种方法获得的罐内测点位置超压时程曲线,罐内超压、速度云图,研究了储罐内部的动态压力变化和罐壁压力分布规律。研究表明:两种方法计算的峰值压力在靠近罐壁和罐顶中心处较接近;在储罐顶壁连接处相差约30%。由于CFD方法考虑了可燃气云化学反应速率、温度等因素,其升压速度和压力波动规律相较于TNT当量法更平缓,能更合理地对储罐内部可燃气云爆炸压力场进行描述。     

ANSYS软件分析制氢装置管道结构应力的离散单元研究

以大型制氢转化炉管道结构为背景,选取不同尺寸的直管和弯管结构作为研究对象,采用有限元软件ANSYS中的梁单元、管单元、壳单元和实体单元分别进行离散,分析计算了温度载荷、持续外载、内压和综合载荷作用下的管道结构应力,得到了ANSYS软件分析制氢装置中管道结构应力的离散单元选择方法和条件,确保了石油石化管道结构应力有限元分析结果的可靠性。     

钻头钻削桥塞过程受力分析与试验研究

为了定量分析和控制连续油管钻头钻削桥塞过程中的钻压和扭矩,预防钻屑过大,返屑困难,对复合桥塞钻削过程进行了力学分析。通过建立连续油管钻头钻削桥塞过程力学分析模型,分析了钻头钻压与压入深度和扭矩与切屑之间的力学关系,得到了钻压、扭矩与切削深度的力学方程。为验证该力学方程计算结果的准确性,在2口井进行了现场试验,共钻掉9个桥塞。试验显示,计算结果与现场试验结果的最大相对误差为15%,可满足预测实际钻塞深度的精度需求。研究结果表明,建立的连续油管钻头钻削桥塞过程力学分析模型可以描述钻压、扭矩与切削深度之间的力学关系,对桥塞钻削施工中钻压与扭矩的控制具有指导意义。      

基于数值计算方法的储罐内爆辐射区域影响研究

以5 000m~3立式拱顶储罐为研究对象,建立了储罐内外流场三维有限元模型,在考虑储罐壁面传热的前提下,采用组分概率密度运输燃烧模型对储罐内爆过程进行数值模拟分析,计算不同工况内爆载荷作用下的辐射半径。结果表明:空罐中心起爆时,爆炸压力波辐射距离为55m,相比靠近罐壁一侧起爆时的辐射距离减少10%;爆炸压力波辐射距离随液位的升高逐渐缩短,满灌、半罐液位相比空罐爆炸压力波辐射距离依次缩短37%、17%;在空罐中心起爆时,正向爆炸压力波传播距离相比侧向辐射的更远、更危险,辐射传播距离增加20%。     

拱顶储罐顶壁连接处破坏机理研究与试验验证

以容积为640,3200和6800 m3立式拱顶储罐为研究对象,参照API 650—2005报告中Safe-Roof软件对储罐的轴对称分析,采用有限元分析软件Ansys分别建立储罐的轴对称和空间有限元模型,提出了储罐顶壁连接处破坏条件的判断方法。并通过推导储罐理论破坏公式与有限元计算结果相互验证,最后通过模型试验验证了储罐破坏条件的正确性。