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气液两相流管道振动检测研究

作　者: 宋军舰
导　师: 郝点
学　校: 中国石油大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 气液两相流 管道 流型 振动检测
分类号: O359.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 203次
引　用: 1次
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内容摘要


本文首先详细阐述了气液两相流的基本理论,包括气液两相流的特点、特性参数、流型的分类及其识别方法。从引起气液两相流管道的振动机理出发,对气液两相流管道进行动力学分析,对不同流型下的气液两相流管道进行振动检测实验研究。在气液两相流、管道振动机理等理论的基础上,运用大型有限元软件ANSYS对气液两相流水平直管、弯管进行动力学分析。首先计算出水平直管、弯管振型和固有频率,接着对其进行谐响应分析,发现在周期性冲击载荷作用下,弯管的响应曲线较复杂,管系的振动与管系约束、激励的形式及施加的位置都有关,而管道随机振动分析结果表明,管道振动的剧烈程度与冲击力的大小及冲击力作用的频率高低密切相关。最后,以空气和水为介质,进行了大量的气液两相流管道振动检测实验,对比分析管内为单相气和气液两相流时振动数据的异同,发现气液两相流管道振动强度比单相气大,同气量不同液量时,液量大的管道振动剧烈;对水平气液两相流管道,研究分层流、波浪流、段塞流、环状流等流型、同流型不同气液量下的气液两相流管道的振动特性,及出现各种流型时对应的频域等信号特征;研究了不同起伏角度的起伏管道的振动特点,上行管段跟下行管段的振动频谱对比分析,以及起伏角度对流型的影响等。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 前言  10-14
  1.1 课题来源及研究意义  10-11
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 课题研究意义  10-11
  1.2 气液两相流管道系统振动研究进展  11-12
    1.2.1 输流管道系统振动研究进展  11
    1.2.2 气液两相流管道振动国内外研究进展  11-12
  1.3 本文研究的主要内容  12-14
第二章 气液两相流基本理论  14-26
  2.1 两相流概述  14-17
    2.1.1 两相流概念  14
    2.1.2 气液两相流动特点  14-15
    2.1.3 气液两相流特性参数  15-17
  2.2 流型  17-21
    2.2.1 流型概述  17-18
    2.2.2 垂直管两相流流型分类  18-20
    2.2.3 水平管两相流流型分类  20-21
  2.3 流型识别方法  21-25
    2.3.1 两相流流型直接测量方法  22-23
    2.3.2 两相流流型间接测量方法  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章 气液两相流管道振动机理  26-32
  3.1 输流管道振动机理  26-29
    3.1.1 直管的耦合振动  26-28
    3.1.2 曲管的耦合振动  28-29
  3.2 气液两相流管道振动机理  29-31
  3.3 本章小结  31-32
第四章 气液两相流管道动力学分析  32-50
  4.1 气液两相流管道模态分析  32-36
    4.1.1 模态分析基本理论  32-33
    4.1.2 气液两相流管道模态分析  33-36
  4.2 气液两相流管道谐响应分析  36-40
    4.2.1 谐响应分析基本理论  36-37
    4.2.2 气液两相流管道谐响应分析  37-40
  4.3 气液两相流管道随机振动分析  40-49
    4.3.1 随机振动分析基本理论  40-42
    4.3.2 随机载荷功率谱密度的确定  42-44
    4.3.3 气液两相流管道随机振动分析  44-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章 水平气液两相流管道振动检测及分析  50-65
  5.1 实验装置及仪器  50-51
  5.2 实验方案及测点  51-54
    5.2.1 实验方案  51-52
    5.2.2 测点布置  52-53
    5.2.3 工况总结  53-54
  5.3 数据分析准备  54-57
    5.3.1 管道系统设备参数  55
    5.3.2 支架振动分析  55-57
  5.4 数据分析  57-64
    5.4.1 单气分析  57-59
    5.4.2 分层流、波浪流数据分析  59-61
    5.4.3 段塞流、环状流数据分析  61-64
  5.5 本章小结  64-65
第六章 起伏气液两相流管道振动检测及分析  65-77
  6.1 实验方案及工况  65-66
    6.1.1 测点布置  65-66
    6.1.2 工况总结  66
  6.2 4°角管道数据分析  66-70
    6.2.1 上行管段分析  66-68
    6.2.2 下行管段分析  68-70
  6.3 6°角管道数据分析  70-76
    6.3.1 同气量不同液量分析  70-71
    6.3.2 起伏管道对比分析  71-73
    6.3.3 三种角度管道对比分析  73-76
  6.4 本章小结  76-77
结论  77-79
参考文献  79-82
攻读硕士学位期间取得的学术成果  82-83
致谢  83

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 流体力学 > 多相流 > 液、气（汽）二相流
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