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输流管道压力脉动计算分析

来源:机械科学与技术??作者:周红 刘永寿 岳珠峰

  在电力、石油、化工和航空航天工业中,输流管道应用广泛。在一定压力和流速的流体作用下,管壁上会产生流体动压力。由于活塞式压缩机、往复泵吸、排量的间歇性、周期性,会使管内流体的压力、速度、密度等参数随时间呈周期性的脉动,其中压力脉动是引起管道及附属设备振动的主要原因。剧烈的振动会给管路系统带来严重危害,轻则引起泄漏,重则因管道破裂而引起爆炸、燃烧,造成严重安全责任事故。

  为了控制压力脉动对管路系统的破坏,国内外研究者都在寻找和采取各种措施,并取得了一定进展[1]。早在上世纪90 年代,西安交大的党锡淇已经对管道内流体的压力脉动给出了其理论分析[2]; 国内的薛玮飞和姜文全分别运用有限元法分析了复杂管路系统的气柱固有频率[3,4]; 国外学者对此问题的研究较早,重点解决工程实际问题,如 R. Spence分析压力脉动对离心泵的影响[5],Jong-Sik Cheong分析核电站中管路系统的动态特性[6]。从目前的文献可以看出,一般压力脉动引起的管道振动问题从两方面来解决: 一是合理设计管路系统; 二是现场采取适当的消振措施[7]。

  通过流体的连续方程和运动方程的分析,建立了脉动压力P 关于x,t 的二阶偏微分方程; 采用驻波法求解,得到了3 种不同边界条件下压力脉动的表达式; 通过对弯管的激振力分析,揭示了压力脉动为引起管路系统振动的机理。

  1 压力脉动的理论推导及计算

  假设流体的扰动频率不太高,流体存在线性阻尼作用,流体的振动可以看作平面波处理,用一维波动方程描述其运动。

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标签: 管道 压力 责任编辑:admin??时间:2018-10-07

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