“爬坡”管路石蜡沉积层最大剪应力的数值模拟

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石蜡沉积预测热力学模型_刘保君04

石蜡沉积预测热力学模型_刘保君04

( 1) ( 2) ( 3) ( 4)
fi = fi =
L
L
L OL xL i if i S S OS x i if i
若考虑液相与固相的热容差 , 则固体标态的逸 度与液体标态的逸度有以下关系 f i OS H if T 1- f + 1 = RT Ti RT f i OL 其中 ln
L S Ti T
f
Ti Cpi Cpi dT - 1 ( 5 ) dT R T T
f
Cpi = Cpi - Cp i = b 1 M i + b 2 M iT
( 6)
b 1 , b 2 由实验拟合, 缺乏实验数据时可取 b 1 = 0 3033 ( 7) b 2 = - 4 635 10- 4 将式 ( 6) 代入式 ( 5) 中得: ln
f f 0527M iT i
化焓 ; 90 80 ci 100 + ci b2 ( 23) 体积 ;
系数; M
( 24) ( 25)
数; n i i 组分的摩尔数; k p 压力 ; R 气体 常数 ; T V 态; f 气相 ; S 固相; L
( 栏目主持 杨
液 相; O 纯组分; p
军)
熔解。下标 : i
A A: k ij = - 1 19469 10
ci - cj
石蜡主要是由正构烷烃组成 , 但包含少量的异 构烷烃、环烷烃、芳香烃 , 对于这些非正 构烷烃, 其熔点等性质与正构烷烃有很大差异, 正构蜡增加 一个支链时熔点会明显下降。例如: C43 H88 的熔点 为 188 , 一般认为 C52H 104 的熔点会比较高 , 但是 由于 C 52 H104 中有支 链, 它 的熔 点会 比 C43 H 88 低近 100 , 为 91 。因此 , 有必要考虑非 正构烷烃的 对于正构蜡 : 20172 T i = 374 5 + 0 02617M i Mi

含蜡原油管道系统蜡沉积特性研究

含蜡原油管道系统蜡沉积特性研究

Characteristics of wax deposition in waxy crude oil pipeline system
Wu Jiali1,Fan Yingning 2,Ren Zhaozhen 2 1. Xi’an Shiyou University,Xi’an 710065,China Abstract:The article explores the issues of the principle of wax deposition,wax layer thickness based on the oil pipeline system. Keywords:wax deposition;thickness of wax deposition;safe operation
2017年第6期
勘探开发
含蜡原油管道系统蜡沉积特性研究
吴家莉1 范迎宁2 任钊震2
1.西安石油大学 陕西 西安 710065 2.中国石油长庆油田分公司第二输油处 陕西 西咸 712034 摘要:以石油管道系统为基础讨论了蜡沉积原理、蜡层厚度等问题。 关键词:蜡沉积 蜡层厚度 安全运行
˄7˅ ᔧ TZ<T 于冷凝管事故频发和额外的损失。 当 TZ<TF时,站间摩阻可表示为: F ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ TZ<TF ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ ᔧ৿㳵⛁⊍ㅵ䘧キ䯈⊓⿟ᨽ䰏ᤳ༅Ϣ䖯キ⏽ᑺ᳝݇DŽ ᔧ TZ<TF ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ 2 m m ৿㳵⛁⊍ㅵ䘧キ䯈⊓⿟ᨽ䰏ᤳ༅Ϣ䖯キ⏽ᑺ᳝݇DŽ 2 结蜡区平均蜡层厚度计算 T T T Q 2 mQ2m Q Q2 2 m m T T T m mh m m 2 Q 2 mQ m Q2 Q Q2 E Q dl dl f dl2 0.3304 <TF ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ ᔧ TZh Tsl TF E TZ Q Q Q Q Q fw 1 2 m m 5 5 ³ ³ ³ dl2 f dl T T T ᔧ TZ<TF ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ fw 2 2G ) D (5D ( D 2G w )5 m 5 2.1 计算平均蜡蜡层厚度 ³T E D5m dl ³TE0.3304 h1fw ³T³ E E dl f dl2 w 1 2 ) ³T 0.3304 25G ( D5 2dl Gw m) w m 5 ³ TR ( D F2 D D G D G ( 2 ) ( 2 ) 2m m 2 m m Tsl w T TZ2 w Q Q 2 mQ mTF Q Q Q 2.1.1 雷诺数 T T Q 2 mQ m sl E Q dl1 ³ Edl T 0.3304 dl ³Q 0.3304 f 8 dl2 5 m 5 m f 2 5 h fw ³ E h fw5 m ³T dl dl ³ DE ˄ ˅ T5 T 1 2 2 4 G m 5 ³ R sl F ( D 2G w ) T T 8˅ ( D T2G w ) ˄ D ( D 2G ( D 2G ) Re 牛顿流体流动分为层流和湍流。湍流分为水力光滑 (8) w) 4G ˄8˅ w Re SU (T )X (T ) D > T T ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ ᔧ 1 ˄ ˅ Z F 区、混合摩擦区和阻力平方区。流模式是由比较临界雷诺 )X (T ) D SU (T T ᔧ Z>TF ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ 4G 4G ˄1˅ 当TZ>TF时,站间摩阻可表示为: Re Re ˄8˅ 8˅ ˄ ᔧ TZ>T F ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ (T( )T SU X( 数的雷诺数。在输送的常温中,牛顿雷诺数是: T T )T T )D SU X)(D Q 2 mQ m Q 2 mQ m T T Q 2 mQ m Q 2 mQ m h fw ˄1˅ E dl E dl2 ˄1˅ 1 m 5 ³ ³ h fw ³ E dl1 ³ E T 2 m 5 m dl2 T 2m m T ᔧ TZ>TF ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ ᔧ TZ>TF ᯊˈキ䯈ᨽ䰏ৃ㸼冫Ў˖ ( D 2G w )5 m Q T T slD 4G ( 2G w Q ) mdl TZ ED Q Q D 5 m キ䯈⛁࡯䅵ㅫ h E dl Re (9) fw 2 m ³T m D5m 2m1 m³Tsl ( D 2G w )5m 2 䘧キ䯈⛁࡯䅵ㅫ 2 m Q T SU (T )X (T ) D Q 2 mQ m Tsl T (1) QE Q m QR TZ dl Q Q ˄9˅ 91˅ ˄ E h fw ³ E dl 䯈䕧⊍〇ᅮⱘᎹ‫މ‬ϟˈҸ dl ᖂ‫ܗ‬ㅵ↉Ϟⱘ⊍⏽Ў T˄ ˈ݊㛑䞣ᑇ㸵ᓣབ 1 ˅ h dl E dl 2 m m 5 5 ³ 2 T 䘧キ䯈⛁࡯䅵ㅫ m 21 ³TR T D5(D D fw 㒧㳵ৢˈ㒧㳵ऎ䯈ㅵ䘧ⱘᘏӴ⛁㋏᭄ G w )³Tsl ( D 2G )5 m Kw dl ᖂ‫ܗ‬ㅵ↉Ϟⱘ⊍⏽Ў Tˈ݊㛑䞣ᑇ㸵ᓣབ キ䯈䕧⊍〇ᅮⱘᎹ‫މ‬ϟˈҸ ৃ㸼冫Ў˖ キ䯈⛁࡯䅵ㅫ w ˄9˅ 结蜡后,结蜡区间管道的总传热系数 2.1.2 管道站间热力计算 㒧㳵ৢˈ㒧㳵ऎ䯈ㅵ䘧ⱘᘏӴ⛁㋏᭄ Kw ৃ㸼冫Ў˖ K 可表示为:

考虑石蜡沉积的凝析气藏数值模拟

考虑石蜡沉积的凝析气藏数值模拟

摘要 :中 国发现的大部分凝析气藏都处 于深埋 藏 、低孔 低渗储 层 ,流体 在该类 储层 条件下 的流动 往往不符 合达 西渗流 ,加上凝析气在开采时复杂 的相变 特征 以及石蜡 等有机 固相 的沉积 ,使 得凝析 气藏在 地下 的渗流动 态尤 为复杂 。在黑油模型的基础上 ,考虑石蜡 沉积 和非达西 渗流效 应 ,建立 了凝析 气藏气一 液一 固三 相渗流数学 模
YANG n, L ip n Fa IZh — i g
( hn nvrt esi cs B in 0 0 3, hn ) C ia U i syo G oc ne, eig 10 8 C i ei f e j a
Ab t a t: Mo to o d n ae g sr s r or o n n Ch n r n d e l u id,lw e me b lt n o p r st sr c s fc n e s t a e e v isf u d i i a a e i e p y b re o p r a iiy a d lw o o i y r s r or .Th u d d e o g e t ry lw n s c e e or Mo e v r h o lc td p a e ta st n e e v is e f i o s n ta re wi Da c a i u h r s r i. l h v r o e ,t e c mp ia e h s r n ii o a d p r f n p e i t t n d rn r d to ma t e un e g o d fo o o d ns t a c mo e c mp e n a a r cpi i u i g p o ucin i ao ke h d r r un w fc n e ae g s mu h l r o lx. Ba e n blc i mo e , c n i e i g p rfi r cpi t n a n n— r y f w,t e nu rc l mo e f t r e sd o a k ol d l o sd rn a afn p e i t i nd o Da c o ao l h me i a d l o h e — p a e fu d fo f rg s c n e s t e e or i r p s d i h s p p r a d a p o r m s c d d t o v he mo 1 h s i w o a o d n ae r s r i s p o o e n t i a e n r g a i o e o s le t de . l l v

山区沥青路面结构剪应力三维有限元分析

山区沥青路面结构剪应力三维有限元分析
地区, 地形 、 貌 、 地 地质 条件 会变 得 十分复 杂 , 今后 在
生 的瞬 问振 动 、 冲击作 用 和水平 方 向的推挤 作用 , 以 及 沥青 路面材 料 对荷 载 作 用 时 问 的力 学 响应 , 文 本
主要 通过 行驶 速 度和 面层材 料弹 性模量 的 变化模 拟 车辆 产生 的动 态影 响 。通过 对车 辆纵 向行驶 特性 的
续 时 间加长 , 对路 面结 构产 生较 大 的剪应 力 , 使 路 致 面发生疲 劳剪 切破 坏 , 最终 形成 严重 的辙 槽 。
10 5
20 0
6 5
5 0
4 5
3 0
3 o
1 5
0 5 2 6 .0 .3
O 5 3 4 .l .2
3 6 3 .O 3 .7 3 . 3 .9 7 5 74 7 4
用方 向, 图中箭 头 即 为结 构 剪应 力 的作 用 方 向 。根 据其作 用方 向 , 双轮 荷 载左 右 两 侧边 缘 和 轮 载对 称
三维有 限元模 型采用典型半刚性基层结构 , 如 图1 所示 , 模型建立 的基本假设与弹性层状体系理
中心处沥青面层将 向上隆起 , 轮胎接地面积中心处
面抗 剪切 性 能。
关键 词
1 ‘ 言 前
山 区 剪 应 力 车辙
有 限元 的静态 弹性 体 系理论 。对 于车辆 荷 载在垂 直方 向产
高 等级 公 路 建设 的不 断 发 展 , 公路 建 设 方 向 已
经 逐渐 从经济 发达 的平 原 、 微丘 地 区转 向山岭 、 陵 丘
10 0 7 4 5 8 4 5 O 4 18 .7 .6 2 5 2 .0 2 .8 2 . 6 .4 50 4 9 4 9

石蜡沉积预测方法-梅海燕

石蜡沉积预测方法-梅海燕
石油勘探与开发, 2000; 27( 1) 3 Haiyan M ei, X iang yan Kong, M aolin Zhang et al . A thermo-
dynamic modelling met hod for or ganic solid precipitatio n. SPE56675, 1999 4 Won K W. T her modynamics for so lid solution- liquid- vapor equilibr ia: Wax phase format ion fro m heavy hy drocar bon mix tures. F luid Phase Equilibria, 1986: 265~ 279 5 Karen Schou Pedersen. Prediction of cloud point temperatures and amount of wax precipitation. SPE Production & Facilities, 1995
天然气水合物是天然气和水低温高压接触生产的。N KK 将水流经管道, 使微细天然气泡分散其中, 大大增加与水的接 触 面积, 进而分散有天然气的水经管式换热器冷 却, 得到高效生产的天然气水合物。N KK 已经用丙烷作模拟天然气进行基础 实 验, 确认可大幅提高生产效率。
# 94 #
陈敏 摘自5 石油商报6
# 92 #
第 23 卷第 3 期
天然气工业
开发试采
V
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=
0. 8155+
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用双曲正切模型计算庆-哈输油管道结蜡层厚度

用双曲正切模型计算庆-哈输油管道结蜡层厚度

用双曲正切模型计算庆-哈输油管道结蜡层厚度于晓洋(东北石油大学,黑龙江大庆163000)摘要:结蜡层厚度在含蜡原油管道的日常运行管理中是个非常重要的参数。

评价管道内部的结蜡情况经常要利用结蜡厚度这个参数。

并且根据结蜡厚度的计算结果进行工况分析或者调整管道的运行参数。

为此,针对大庆油田原油物性参数,采用双曲正切模型计算含蜡原油管道结蜡层厚度,并给出了相应的求解方法。

关键词:含蜡原油;结蜡厚度;双曲正切模型;管道中图分类号:TE832.3+6文献标识码:A文章编号:1006—7981(2016)07—0035—02现在我国90%的原油都是通过埋地管道进行运输的,埋地原油热输管道输送的原油通常会以低于析蜡点的油温进站,从而导致管道内壁有蜡晶析出,即出现结蜡现象[1]。

且结蜡层的厚度分布不均匀。

当结蜡层厚度超过2mm时需要进行投球清管。

结蜡现象有利有弊,不利的方面是结蜡层的出现会导致摩阻增加,降低管道输送能力,尤其是在析蜡高峰阶段,析出的蜡晶较多,很有可能会使管道堵塞,发生凝管事故。

有利的方面是当管道的输量较低时,结蜡层的热阻较大,因此有一定的保温效能。

适当厚度的结蜡层可缓解管道热力条件不足的状况。

因此管道想要安全、经济的运行就必须准确及时地掌握管壁的结蜡厚度[7]。

1櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆双曲正切模型结蜡模型对于站场在役管道内腐蚀问题,需对管道全面检测评价,进行管道完整性分析,以此制定相应解决方案。

更换腐蚀严重的在役管道。

对于能停产进行更换的管道,采取停产更换新管道的办法,并在更换的管道内壁采用“涂层+筒状”阳极防腐形式。

采取外壁补强解决措施。

对于容器进出口汇管、泵房内空间狭小的管道等不能通过短期停产更换的管道,以及短时间内又不能通过新建解决内腐蚀的管道,采用外壁碳纤维补强措施,增加管道强度,减少腐蚀穿孔事故,延长使用寿命,为站场管道安全运行提供可靠保障。

凝析油管道蜡沉积特性及蜡沉积模型研究

凝析油管道蜡沉积特性及蜡沉积模型研究

DOI :10.3969/j.issn.1001-2206.2024.01.008凝析油管道蜡沉积特性及蜡沉积模型研究陈志朋中国石油华北油田公司合作开发项目部,河北任丘062550摘要:目前,诸多学者认为凝析油管道无需进行清管作业,但现场却时常发生堵管现象。

基于此,利用环道实验装置确定不同油温、壁温及油流流速对凝析油析蜡特性的影响,通过相关系数矩阵和方差膨胀因子验证了动力学蜡沉积速率模型中参数选取的准确性,并通过全局优化求解方法对无量纲参数进行求解,最后结合现场清管作业验证模型准确性。

结果表明,油壁温差越大,温度区间越小,沉积物质量和蜡沉积速率越大,油流流速对蜡沉积的影响存在临界状态;沥青质的含量对于蜡沉积速率和沉积物中的蜡含量影响较大;全局优化算法中Levenberg-Marquardt 算法的误差最小,模型精度最高,模型决定系数0.9017;预测结果中当量蜡沉积厚度和模型蜡沉积厚度的相对误差范围在[-18.63%,27.35%],平均相对误差绝对值为6.12%,证明了动力学蜡沉积模型预测结果的准确性。

关键词:凝析油;蜡沉积;动力学;清管;沥青质Study on wax deposition characteristics and wax deposition model in condensate pipelineCHEN ZhipengCooperative Development Project Department of PetroChina Huabei Oilfield Company,Renqiu 062550,ChinaAbstract:At present,many scholars believe that condensate pipelines do not need to be pigged,while pipe blocking often occurs in the field pipelines.Based on this,the effects of different oil temperatures,wall temperatures,and oil flow velocities on the wax evolution characteristics of condensate oil are determined by the circumferential experimental device.The accuracy of parameter selection in the kinetic wax deposition rate model is verified by the correlation coefficient matrix and variance expansion factor,and dimensionless parameters are solved by the global optimization method.Finally,the accuracy of the model is verified by field pigging operation.The results show that a larger temperature difference between the oil and wall and a smaller temperature interval result in a larger sediment mass and wax deposition rate,and the oil flow velocity has a critical state on the wax deposition.Asphaltene content has a great influence on wax deposition rate and wax content in sediments.Among the global optimization algorithms,the Levenberg-Marquardt algorithm has the smallest error and the highest model accuracy with a model determination coefficient of 0.9017.The relative error range of the equivalent wax deposition thickness and the model wax deposition thickness is [−18.63%,27.35%],and the average absolute value of the relative error is 6.12%,which proves the accuracy of the prediction results of the kinetic wax deposition model.Keywords:condensate oil;wax deposition;kinetics;pigging;asphaltene随着我国陆上油气田的深入开发,越来越多的凝析油从凝析气田或油田伴生气中分离出来[1]。

基于人工神经网络的原油管道蜡沉积速率模型

基于人工神经网络的原油管道蜡沉积速率模型

基于人工神经网络的原油管道蜡沉积速率模型
周诗岽;吴明;王俊
【期刊名称】《西安石油大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2004(019)001
【摘要】从原油输送管道实际出发,利用试验室自制的蜡沉积试验环道对大庆原油进行蜡沉积试验,研究了多种因素对原油管道蜡沉积规律的影响.利用人工神经网络的方法模拟各种影响因素与原油管道蜡沉积速率之间的映射关系,建立了多因素非线性影响下的蜡沉积速率模型.该模型结构为4-7-1的三层BP网络模型,它考虑了管壁处的剪切应力、管壁处温度梯度、管壁处蜡分子浓度梯度和原油的动力黏度对管道蜡沉积速率的影响.利用该模型对实际管道蜡沉积速率进行预测的结果表明,利用神经网络方法建立的蜡沉积速率模型预测精度高,误差在2%以内.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】周诗岽;吴明;王俊
【作者单位】辽宁石油化工大学储运工程系,辽宁,抚顺,113001;辽宁石油化工大学储运工程系,辽宁,抚顺,113001;抚顺大学,辽宁,抚顺,113001
【正文语种】中文
【中图分类】TE832
【相关文献】
1.管道输送原油蜡沉积速率模型研究 [J], 周诗岽;吴明
2.含蜡原油管道蜡沉积速率的计算 [J], 赵露
3.原油管道内蜡沉积速率预测及分析 [J], 刁俊
4.保温原油管道蜡沉积速率模型的建立 [J], 孙启智;刘祁;郎宪明;胡志勇
5.灰色模型在原油管道蜡沉积速率预测中的应用 [J], 殷彦龙;王庆军;陈卓
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基于神经网络冷再生层最大剪应力预测

基于神经网络冷再生层最大剪应力预测

基于神经网络冷再生层最大剪应力预测杨彦海;董帅;杨野;叶学峰【摘要】目的针对乳化沥青冷再生路面内部剪应力过大易导致路面产生车辙等路面破坏问题,对其内部剪应力进行预测,减少此类病害,更好地选择路面结构参数,提高冷再生层内部抗剪强度.方法以乳化沥青冷再生层的厚度、模量,水泥稳定碎石的厚度、模量以及土基模量为输入参数,以冷再生层最大剪应力为输出参数,运用遗传算法对初始参数进行优化,运用灰色神经网络理论构建冷再生层最大剪应力预估模型;构建多元线性回归模型预测最大剪应力,对二者的预测能力进行分析.结果笔者建立的神经网络模型预测值与实测值拟合效果良好,最大误差仅为4.119 2%,能够进行准确预测.多元线性回归和灰色神经网络预测模型,都可用于冷再生层最大剪应力的预测,但灰色神经网络模型对冷再生层最大剪应力数据的预测结果较优.结论把灰色神经网络预测模型与沥青路面结构的设计联系起来,可以更好地控制乳化沥青冷再生路面的剪切破坏.%The internal shear stress is so much in the emulsified asphalt cold regeneration that it tends to cause problems,such as road cut.The internal shear stress was predicted to reduce such diseases,and the pavement structure parameters were better selected to improve the internal shear strength.The thickness and modulus of emulsified asphalt cold regeneration layer and cement stabilized macadam and modulus of soil base were used as the input parameters.The maximum shear stress of the cold regeneration layer was used as the output parameter.The genetic algorithm was used to optimize the initial parameters.The maximum shear stress prediction model of cold reclaimed layer was constructed by using gray neural network theory.The multiple linear regression model wasconstructed to predict the maximum shear stress and the prediction ability of the twomodel was analyzed.The neural network model has a good fitting effect between the predicted andmeasured values,and the maximum error is only 4.1192%,so that it can do accurateprediction.Multivariate linear regression and gray neural network prediction model can be used to predict themaximum shear stress of cold regeneration layer,but the gray neural network model has better predic-tion results.The gray neural network prediction model is connected with the design of asphalt pavementstructure,which can control the shear failure of emulsified asphalt cold regeneration road.【期刊名称】《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】8页(P467-474)【关键词】道路工程;冷再生层最大剪应力;遗传算法;灰色神经网络;多元线性回归【作者】杨彦海;董帅;杨野;叶学峰【作者单位】沈阳建筑大学交通工程学院,辽宁沈阳 110168;沈阳建筑大学交通工程学院,辽宁沈阳 110168;沈阳建筑大学交通工程学院,辽宁沈阳 110168;沈阳建筑大学交通工程学院,辽宁沈阳 110168【正文语种】中文【中图分类】TU997;U441随着我国经济的快速增长,早期修筑的沥青路面已慢慢步入大修、中修时期,我国公路行业的发展已逐渐进入建养并重的阶段,处理翻修铣刨后的沥青路面旧料已然是当下亟待解决的问题[1-3].乳化沥青冷再生技术是将旧料(RAP)按比例与乳化沥青、水泥、新集料和水进行常温拌和并铺筑,继而形成路面结构层的一项养护技术[4-6].冷再生路面在车辆荷载的重复作用下,使得路面结构层内部产生较大剪应力.冷再生材料层抗剪强度不足是造成冷再生路面结构破坏不可忽视的原因之一.国内学者借助响应面法,通过改变路面结构及路面材料模量对沥青路面剪应力进行了分析[7],利用实测模量采用有限元方法计算车辙试件在不同荷载及不同厚度条件下试件内的剪应力分布[8].笔者通过分别构建多元线性回归及灰色神经网络预测模型,对冷再生材料层最大剪应力进行预测,进一步研究了冷再生材料最大剪应力问题,对防止冷再生路面出现剪切性破坏,减少冷再生路面常见病害具有重要意义.1.1 遗传算法遗传算法(GA)由美国Holland教授在1962年提出,巧妙地运用了自然界的物竞天择、适者生存的进化原理,对编码后的参数个体进行优化选择.选择合理的适应度函数,进而计算出个体的适应度值,并经过选择、变异及交叉,使种群整体适应度水平不断提高.如此反复循环进行,直到满足理想期望值.1.2 灰色神经网络灰色系统模型首先对原始数据序列做一次累加,使累加后的数据服从相应的规律,然后进行曲线拟合.设有时间序列x(0)为).累加后新的数据序列为x(1),其第t项为原始数据序列x(0)前t项之和,即:).建立白化方程:μ.该方程的解为式中:μ为一阶残差修正待识别的参数;α为微分方程系数;为序列的估计值,对做一次累减得到x(0)的预测值对灰色不确定系统行为特征值发展变化轨迹进行预测的问题称为灰色问题,该不确定系统特征值的原始数经过一次累计生成后得到的数列呈现指数增长规律,因而可以用一个连续函数或微分方程进行数据拟合和预测.原始数列表示为x(t),一次累加生成后得到的数列表示为y(t),预测结果xt*(1)表示为z(t)[9].灰色神经网络模型的微分方程:式(1)的时间响应式见式(6):(t).令:).则式(6)转化后的方程为).将式(8)映射到神经网络中进而获得其拓扑结构如图1所示.其中,t为输入参数序号;y2(t),…,yn(t)为输入参数;w21,w22,…,w2n,w31,w32,…,w3n为权值;y1(t)为预测值;A、B、C、D分别为灰色神经网络的四个层[10-12].1.3 多元线性回归分析一个因变量与多个自变量之间的相关关系,并借助统计分析方法对这种关系的内在规律进行分析解释的方法称为多元线性回归.其回归方程:Y=β0+β1X1+β2X2+β3X3+…+βjXj+…+βkXk+μ.式中:Y为因变量;X为自变量;k为自变量个数;βj(j=1,2,…,k)为回归系数;u为误差.多元回归方程的矩阵形式:Y=Xβ+μ.式中:若X的列为满秩,能采用一般最小二乘法进行估计,它的估计值为对其进行统计检验,从而判定估计的可靠性[13].2.1 路面结构及参数路面结构及材料参数如表1所示[14-15].2.2 冷再生层最大剪应力样本数据设Y为乳化沥青冷再生层最大剪应力;X1为乳化沥青冷再生材料厚度;X2为乳化沥青冷再生材料模量;X3为水泥稳定碎石厚度;X4为水泥稳定碎石模量;X5为土基模量.冷再生材料最大剪应力数据如表2所示[16-18].笔者采用的方法为逐步回归法,分析得到预测结果较为准确拟合优度较好的模型.对模型进行拟合优度检验、总体线性和变量的显著性检验,结果见表3、表4和表5.由表3分析得出,模型3的判定系数R2为0.839,其拟合优度最高,模型3中的估计值标准误差最小.根据显著性定义可知:当显著性的值小于0.001回归极其显著[19].3个模型的显著性均为0.000,小于0.001,表明3个模型回归都极其显著.通过对表5分析可知,3个模型中冷再生材料厚度的标准回归系数均为最大,表明该影响因素对因变量的影响程度最大.各个影响因素的显著性都小于0.05,表明回归显著,鉴于模型3的拟合优度最高,故将其作为线性回归预测模型.将模型3的回归系数代入冷再生层最大剪应力的预测方程,可得:Y=0.150-0.002X1+1.578×10-5X2-0.000 12X3.所得回归标准化残差的常态P-P图如图2所示,数据点都围绕在线的周围,故可以认为数据是符合正态分布的.将试验28~32中的数据代入到预测方程中,预测结果见表6.对表6分析得出,回归方程预测最大误差仅为7.604 3%,预测效果较优.GA优化灰色神经网络流程如图3所示,优化输入参数和输出参数,求出各个参数的动态权重,用实数对个体进行编码,适应度值采用个体对应的预测误差.种群规模为30,迭代次数为30次[20].以乳化沥青冷再生层厚度和模量、水泥稳定碎石厚度和模量以及土基模量作为输入数据,以冷再生层最大剪应力作为输出数据.本结构中输入数据维数为5,输出数据维数为1,灰色神经网络拓扑结构为1-1-6-1.预测过程如图4所示.以表2中1~27组数据作为训练样本,以28~32组数据作为测试样本.冷再生层最大剪应力预测结果如图5、图6所示.通过图5分析得出遗传误差变化在19代左右时趋于平稳,说明遗传代数设置为30代较为合理.图6显示实测结果和预测结果变化趋势一致.多元线性回归与灰色神经网络预测乳化沥青再生层最大剪应力结果对照见表7.通过对表7分析得出,多元线性回归预测最大误差为7.604 3%,遗传优化神经网络最大误差为4.119 2%.(1)利用多元线性回归方法,建立了乳化沥青冷再生路面最大剪应力预测模型,得出多元线性回归方程,用以明确冷再生路面最大剪应力与路面结构各参数之间的关系.(2)建立结构为1-1-6-1的遗传算法优化灰色神经网络模型,并进行了乳化沥青冷再生层最大剪应力预测,预测值与实测值拟合效果良好,最大误差为4.119 2%.(3)笔者通过建立多元线性回归和灰色神经网络预测模型,并结合乳化沥青冷再生路面最大剪应力预测结果分析,结果证明两个模型都可用于冷再生层最大剪应力的预测,但灰色神经网络模型对冷再生层最大剪应力数据的预测结果较优.【相关文献】[1] IWANSKI M,CHOMICZ-KOWALSKA boratory study on mechanical parameters of foamed bitumen mixtures in the cold recycling technology[J].Procedia engineering,2013,57(1):433-442.[2] OBAIDAT M S,BOUDRIGA N A.Fundamentals of performance evaluation of computer and telecommunications systems[J].Wiley-interscience,2010,13(1):26-27.[3] PIRMOHAMMAD S, AYATOLLAHI M R.Fracture resistance of asphalt concrete under different loading modes and temperature conditions[J].Construction & building materials,2014,53(4):235-242.[4] YONGJOO K, DAVID L H.Performance evaluation of cold in-place recycling mixtures using emulsified asphalt based on dynamic modulus, flow number, flow time, and raveling loss[J].Journal of civil engineering,2012,16(4):586-593.[5] MARTINEZ-ECHEVARRIA M J, MIRO R R,RUBIO G M D C,et al.In-laboratory compaction procedure for cold recycled mixes with bituminous emulsions[J].Construction & building materials,2012,36(6):918-924.[6] XU J, HUANG S C, QIN Y C, et al.The impact of cement contents on the properties of asphalt emulsion stabilized cold recycling mixtures[J].International journal of pavement research and technology,2011,4(1):48-55.[7] 刘圣洁,游庆龙,丛卓红.基于响应面法的沥青路面剪应力分析[J].江苏大学学报,2015,36(1):115-118.(LIU Shengjie,YOU Qinglong,CONG Zhuohong.Analysis of shear stress for asphalt pavement based on response surface methodology[J].Journal of Jiangsu university, 2015,36(1):115-118.)[8] 汤文,孙立军.基于遗传算法的沥青路面永久变形预估方法[J].武汉理工大学学报, 2008,30(12):42-45.(TANG Wen, SUN Lijun.Permanent deformation evaluation model of asphalt concrete pavement based on genetic algorithms[J].Journal of Wuhan university of technology,2008,30(12):42-45.)[9] 飞思科技产品研发中心.MATLAB6.5辅助神经网络分析与设计[J].信息网络安全, 2003(2):34. (Fly science and technology product research and development center.MATLAB 6.5 auxiliary neural network analysis and design[J].Information network security, 2003(2):34.)[10]MATLAB中文论坛.MATLAB神经网络30个案例分析[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010.(MATLAB Chinese BBS.MATLAB neural network 30 case analysis[M].Beijing:Beihang University Press,2010.)[11]邱卫,杨英杰,汪永伟.基于改进遗传算法和隐Markov模型的协议异常检测方法[J].计算机应用研究,2015,33(4):111-114.(QIU Wei,YANG Yingjie,WANG Yongwei.Protocol anomaly detection method based on improved genetic algorithms and hidden Markov model[J].Application research of computers,2015,33(4):111-114.)[12]PATEL V V,SUTARIA K A.Survey on community detection in social network using genetic algorithm[J].International journal of engineering development and research,2015,30(3):16-19.[13]沈国琪,陈万明.基于多元线性回归与BP神经网络分析的失业预测建模实证研究[J].工业技术经济,2014,36(2):103-112.(SHEN Guoqi, CHEN Wanming.Empirical research on modeling of unemployment forecast based on multiple linear regression and BP neural network[J].Journal of industrial technological,2014,36(2):103-112.)[14]张敏江,丁泓宇,赵程飞.低水泥剂量稳定级配碎石基层典型结构分析[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2014,30(4):651-660.(ZHANG Minjiang, DING Hongyu, ZHAO Chengfei.Analysis for a typical structure with low dosage of cement stabilized graded[J].Journal of Shenyang jianzhu university( natural science),2014,30(4):651-660.)[15]张敏江,宋志涛,于保阳.级配碎石上基层沥青路面合理结构参数分析[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2012,28(3):460-466.(ZHANG Minjiang, SONG Zhitao, YU Baoyang.Reasonable structure parameters analysis of the upper base of the graded crushed stone asphalt pavement[J].Journal of Shenyang jianzhu university(natural science),2012,28(3):460-466)[16]马梁龙.低水泥剂量稳定级配碎石基层材料收缩性能研究[D].沈阳:沈阳建筑大学,2014. (MA Lianglong.Shrinkage performance research on low cement dosage graded crushed rock base material[D].Shenyang:Shenyang Jianzhu University,2014.)[17]赵程飞.低水泥稳定级配碎石基层材料路用性能研究[D].沈阳:沈阳建筑大学,2014. (ZHAO Chengfei.Performance of low cement stabilized macadam base course materials[D].Shenyang:Shenyang Jianzhu University,2014.)[18]赵云龙.沥青路面微粘结级配碎石基层应用技术研究[D].沈阳:沈阳建筑大学,2013. (ZHAO Yunlong.Application technology research on partial bond grade crush stone base of asphalt pavement[D].Shenyang:Shenyang Jianzhu University,2013.)[19]张景阳,潘光友.多元线性回归与BP神经网络预测模型对比与运用研究[J].昆明理工大学学报,2013,38(6):62-67.(ZHANG Jingyang, PAN parison and application of multiple regression and BP neural network prediction model[J].Journal of Kunming university of science and technology,2013,38(6):62-67.)[20]林勤.基于遗传算法优化灰色神经网络的浙江省公路客运量预测模型[D].武汉:华中师范大学,2013.(LIN Qin.The forecasting model of passenger carrying capacity in Zhejiang province base on genetic algorithm optimizing the grey neural network[D].Wuhan:Central China Normal University,2013.)。

含蜡原油在模型环道中温度场的数值模拟

含蜡原油在模型环道中温度场的数值模拟

含蜡原油在模型环道中温度场的数值模拟
李男;陈艺彤;李莹
【期刊名称】《北京石油化工学院学报》
【年(卷),期】2018(026)003
【摘要】结合室内模型环道装置进行蜡沉积实验,应用Fluent软件对环道测试段温度场进行数值模拟计算.模拟了不同壁温、油温条件下管道轴向不同位置内管壁的径向温度场,利用等效导热系数的方法对不同蜡沉积层厚度下管道内管壁的温度分布进行模拟.模拟结果表明,油温与壁温间温度差、蜡沉积层厚度均会对内管壁处温度梯度产生影响;油温与壁温间的温度差越大,内管壁处的温度梯度越大;随着沉积层厚度增加,保温效果变得明显,内管壁处的温度梯度减小.随着轴向位置距离的增加,内管壁的温度梯度值呈现减小的趋势.
【总页数】6页(P46-50,64)
【作者】李男;陈艺彤;李莹
【作者单位】中国石油大学(北京),北京 102249;中国石油大学(北京),北京 102249;中国石油大学(北京),北京 102249
【正文语种】中文
【中图分类】TE832
【相关文献】
1.已加工表面热源模型研究及磨削温度场数值模拟 [J], 王德祥;孙树峰;颜丙亮;刘新福;江京亮
2.单晶连铸凝固过程温度场数值模拟(Ⅰ)——温度场的物理模型及数学模型 [J], 范新会
3.寒区引水隧洞低温相变温度场-渗流场耦合模型及其数值模拟研究 [J], 姜海波;貊祖国;后雄斌;金瑾
4.模型环道蜡沉积装置测试段流场温度场数值模拟 [J], 孙涛;蔡均猛
5.基于CEL模型的搅拌摩擦焊温度场及材料流动数值模拟 [J], 武晓燕;罗巍;曹志明;王怡嵩;江海涛
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考虑横向接地应力的沥青路面剪应力分析

考虑横向接地应力的沥青路面剪应力分析

考虑横向接地应力的沥青路面剪应力分析张兰峰;汪海年【期刊名称】《江苏大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(039)002【摘要】采用ABAQUS软件建立三维半刚性路面结构模型,单轴双轮加载模式,每个轮胎荷载简化成5条可移动的应力、长度和宽度不同的条带非均布荷载,使用Fortran 语言编写程序 Dload 和 Utra-cload子程序,用以施加垂直荷载、水平荷载和横向荷载.分析模拟车辆在考虑横向力作用下的路面剪应力分布状况.结果表明:当横向力系数增大时,路表正剪应力减小,负剪应力增加.最大正剪应力出现的位置位于轮胎两侧边缘;中间荷载带的负剪应力逐渐增加并超过轮胎边缘剪应力,最大负剪应力由边缘位置向中间荷载带转移.横向力系数与路面不同层位不同点位(5个荷载带中点和轮隙中心点)剪应力呈线性增加关系,横向力系数对路面剪应力影响最大,对其他层位剪应力的影响随深度增大依次减小.%ABAQUS software was adopted to establish the model of semi-rigid pavement structure with uniaxial two-wheel load mode and each tire load simplified to five mobile non-uniform load with different stress,length and piling Dload and Utracload subroutines by Fortran program,the vertical, horizontal and transverse loads were applied.The relationship between transverse stress and pavement shear stress was analyzed.The results show that the pavement surface shear stress distribution has significant relationship with transverse stress.When the lateral friction coefficient is increased,the positive shear stress is decreased with increased negative shear stress.The location of themaximum positive shear stress is at the tire edges of both sides.The negative shear stress at intermediate load belt is increased gradually and over tire edge shear stress,and the maximum negative shear stress transfers from the edge to the middle.The lateral friction coefficient is increased linearly with different point shear stress at different asphalt pavement layer.The influence of lateral friction coefficient on surface shear stress is most obvious,while in other layers of asphalt pavement,the influence on shear stress is decreased with the increasing of depth.【总页数】6页(P236-241)【作者】张兰峰;汪海年【作者单位】长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安710064;长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】U416.2【相关文献】1.复合材料层合梁的横向剪应力分析 [J], 李乐;何录武;闵国林2.一种考虑层间位移和横向剪应力连续条件的层合板理论 [J], 何陵辉;刘人怀3.考虑水平荷载作用时沥青路面结构剪应力分析 [J], 吴美发;吉文金;鲍燕妮;汪洋4.考虑横向剪应力连续的复合材料面层夹层板精化理论 [J], 王志伟5.基于Mpave的高性能混凝土沥青路面沥青层剪应力分析 [J], 唐艳华;聂忆华;毛惺;刘福财因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

原油管道内壁蜡沉积模拟软件开发及沉积特性

原油管道内壁蜡沉积模拟软件开发及沉积特性

原油管道内壁蜡沉积模拟软件开发及沉积特性郭凯;张华【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2018(044)002【摘要】通过对原油管道蜡沉积过程的详细分析,明确了蜡晶径向扩散与轴向沉积物理模型,建立了蜡沉积数学模型.选用分段迭代法,在VB开发平台上编制并发布了蜡沉积模拟软件,经过单位温降析蜡量计算数据和实测数据对比分析,验证了软件的有效性和计算精度.以涩—仙—敦原油管道为研究对象,采用DSC技术对实际输送原油性质进行了测试,利用编制的蜡沉积模拟软件针对油品出站温度和输量对蜡沉积的影响进行了研究.研究结果表明:油品出站温度升高,管壁初始结蜡位置后移,蜡沉积层最大厚度变化较小,沿线蜡沉积层厚度非线性变化;输量增大,管壁初始结蜡位置后移,蜡沉积层最大厚度明显减小,沿线蜡沉积层厚度非线性变化.%An simulative and theoretical investigation on software development and deposition characteristic of waxy crude in pipe.By means of detailed analysis of wax deposition process in crude oil pipeline,the physical model of radial diffusion and axial deposition of waxy grains was made clear and the mathematical model of wax deposition as built up.The simulation software of wax deposition was programmed and issued on VB developing platform with sectional iterative method and its effectiveness and accuracy was verified by means of comparison between the calculated value and measured value of separated wax amount under unit temperature-drop.The Se-Xian-Dun crude oil pipe line was taken as investigation objectto test the property of the actually transported crude oil by means of DSC technique.By means of analysis of relationship of deposition characteristics to various factors,the influence of oil exit temperature and transport amount on the wax deposition was investigated in detail with the programmed simulation software of wax deposition.Investigation result showed that when the oil exit temperature rose,the initial position of wax formation on the wall of the pipeline would shift backward,maximum thickness of wax deposition layer would change less,and its axial change would exhibit as nonlinear.When oil transport volume rose,the initial position of wax formation on the pipe wall would also shiftbackward,maximum thickness of wax deposition layer would remarkably decrease,and its axial change would also exhibit as nonlinear.【总页数】4页(P75-78)【作者】郭凯;张华【作者单位】兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州 730050;中国特种设备检测研究院,北京 100029【正文语种】中文【中图分类】TE866【相关文献】1.海洋深水海底含蜡原油管道中蜡沉积预测和清管模拟 [J], 叶兵;喻西崇;彭伟;邬亚玲2.热处理温度对长庆原油蜡沉积特性的影响 [J], 杨飞;刘宏业;朱浩然;李传宪;夏政3.流花16-2油田海底管道原油蜡沉积规律模拟分析 [J], 张在孝;黄启玉;张汛;单锦旭;朱祥瑞;张雨4.原油中蜡的沉积和影响沉积的因素及防蜡原理 [J], 杜新媛;胡冬妮;兰利生5.轻质低粘含蜡原油海底输送管道蜡沉积模拟研究 [J], 张在孝;徐龙;曹恒广;张天俭因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

切缝法测定水泥混凝土路面残余应力数值模拟分析_权磊

切缝法测定水泥混凝土路面残余应力数值模拟分析_权磊

第47卷第6期2014年6月土木工程学报CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNALVol.47Jun.No.62014基金项目:国家自然科学基金青年基金(51108140),交通运输部西部交通建设科技项目(200731822301)作者简介:权磊,博士研究生收稿日期:2013-05-15切缝法测定水泥混凝土路面残余应力数值模拟分析权磊1田波1牛开民1李新凯2冯德成2(1.交通运输部公路科学研究院,北京100088;2.哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150090)摘要:残余应力和固化翘曲的存在使得水泥混凝土路面(机场道面)的开裂模式向多样化发展,对路面长期服役行为产生深远影响。

利用切缝过程中板表面应变释放历史确定板内初始应力和残余应力的方法尚处于初步阶段。

通过建立三维有限元模型,对切缝过程中板的响应进行数值模拟,系统分析不同测点位置、边界约束方式、地基刚度、板厚、切缝间距、切缝深度、温度场构成方式等工况组合下的混凝土板上表面的应力、应变释放规律。

在此基础上提出基于干切缝法的水泥混凝土板全深度绝对应力和残余应力分布预估方法,以深距比综合考虑切缝间距、切缝深度对应力、应变释放规律的影响,以应变释放极限值考虑板的大小、厚度、温度场构成方式、下卧层刚度等因素对应变释放过程的影响,给出表征混凝土板表面应变释放规律的基函数及其参数取值。

最后,通过足尺大板数值算例验证该方法的可靠性,建议试验过程中将切缝深距比终值定在1.0 1.5范围内,同时尽量不要选择切缝厚距比小于1.25的切缝方案。

关键词:水泥混凝土路面;残余应力;切缝法;应力应变释放;深距比;数值模拟中图分类号:U416.216文献标识码:A文章编号:1000-131X (2014)06-0118-08Numerical analysis of notch-cutting method for determiningthe residual stress in PCC SlabQuan Lei 1Tian Bo 1Niu Kaimin 1Li Xinkai 2Feng Decheng 2(1.Research Institute of Highway ,Ministry of Transport ,Beijing 100088,China ;2.Harbin Institute of Technology ,Harbin 150090,China )Abstract :The existence of residual stress and built-in curling will result in the multi-cracking modes in portland cement concrete (PCC )slab and produce profound influences on the long term service behavior of JPCP.It is still in the preliminary step to determine the initial stress and residual stress inside the slab by measuring the surface strain release history during cutting notch.Three dimensional finite element models were established to simulate the slab ’s responses to notch cutting under different conditions such as measurement position ,boundary constraint modes ,foundation stiffness ,slab thickness ,notch space ,notch depth and temperature field components ,etc.On the basis of these data ,a full depth absolute stress and residual stress profile prediction procedure using dry notch cutting method is presented.Notch depth-space ratio is taken to consider the overall effects of notch space and notch depth on stress and strain relaxation curve.Ultimate relieved strain is introduced to characterize the influences of slab size ,thickness ,temperature field components and the underlying stratum.The basis functions and corresponding parameter values that represent the slab surface strain relief features are listed.The reliability of this procedure is verified by a numerical example of a full scale slab.The eventual notch depth-space ratio is recommended to be in between 1.0and 1.5and slab thickness-notch space ratio is advised to be larger than 1.25in experiments.Keywords :jointed plain concrete pavement (JPCP );residual stress ;notch-cutting method ;stress strain relief ;notch depth-space ratio ;numerical simulation E-mail :leiquanrioh@gmail.com引言在混凝土硬化阶段,温度场、湿度场的波动以及水化硬化导致的混凝土体积变化,沿板厚的温度梯度、湿度梯度,相邻板的约束与下卧层支撑条件的改变会在水泥混凝土路面板内产生残余应力(residual第47卷第6期权磊等·切缝法测定水泥混凝土路面残余应力数值模拟分析·119·stress)[1]和固化翘曲(built-in curling)[2],这些发生在混凝土硬化期的应力和变形有可能长久的存在于路面结构中。

一种新的蜡沉积模型

一种新的蜡沉积模型

一种新的蜡沉积模型
黄启玉;张劲军;严大凡
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】2003(22)11
【摘要】在理论分析和室内试验的基础上 ,研究了原油温度、流速、管壁处温度梯度等参数对蜡沉积倾向系数的影响 ,提出了影响蜡沉积的主要因素 ,并在此基础上建立了新的蜡沉积模型 ,该模型考虑了管流剪切对蜡沉积的影响 ,利用该模型可以计算管道不同运行工况下的蜡沉积。

【总页数】4页(P22-25)
【关键词】蜡沉积模型;原油;剪切应力;蜡沉积系数;温度梯度
【作者】黄启玉;张劲军;严大凡
【作者单位】石油大学(北京)油气储运工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TE832.3
【相关文献】
1.沉积间断是大洋水体升降的指示标志:一种新模型 [J], 拉.,ATS;张充
2.原油中蜡的沉积和影响沉积的因素及防蜡原理 [J], 杜新媛;胡冬妮;兰利生
3.管输原油蜡沉积模型及清蜡周期制定 [J], 林俊岭;底国彬;邱琪;武玉双;于敏;孙丽娜
4.吐哈油田生产井蜡沉积物系统分析及蜡沉积机理探讨 [J], 董丽坚;王彪
5.灰色模型在原油管道蜡沉积速率预测中的应用 [J], 殷彦龙;王庆军;陈卓
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对于上述方程 , 、 : k 、 、 k 、 : 蔼 G、≮ 是六个材料相关参数 , 在 2计算结果 以及应力分析 21 管 径 对 沉积 层 应 力 分 布 的 影 响 . AD N 软 件 输 入 界 面 中 分 别 用 a 、 1a 、3 a 、5表 示 ,通 过 试 IA 0 a 、2 a 、4 a 在 长距 离 含 蜡 原 油输 送 管 路 中 , 道 的 管径 是相 差 很 大 的 。 此 管 因 验 结果 来 拟 合 上 述 六 个 蠕 变参 数 , 而 得 到 准 确 的 材料 模 型 。 数 由 进 参 讨 论 在 不 同管 径 下 的 剪应 力 分布 很 有 必 要 。相 同物 性 的 石蜡 沉积 物 石 蜡沉 积 物 的直 剪 实验 , 得 相 关参 数 如 下 可 m =一0 0 9 M P ~- 0 0 9 1 .1 5 9 a G= 4 9 M P d a 在 不 同 的 管径 的管 道 里 ,沉 积 层 的 剪切 应 力 的大 小 与 分布 也 是 不 同
“ 坡" 爬 管路石蜡沉积层最大剪应力的数值模拟
毕露 赵舒 宇 ( 天津市大 1 . 港油田集团 设监理 责任公司 2中国 建 有限 ;. 石油大学( 储建学院) 华东)
摘要 : 由于长输管路的距离很长 , 所经地 区地形复杂 , 分热含蜡原油 管 部 路不可避 免的形成 了落差大、 翻越点多的恶劣状况 , 管路出现 了“ 爬坡 ” 现象。 “ 爬坡” 热含蜡原油管道在正常运行过程 中, 管道 内的石蜡沉积物在油流剪切 应力作用 下处于受力平衡状态。但是在 管道停输后 , 由于油流流动形成的剪 力消失, 管壁 处的石蜡沉积物处于失稳状态。于是在重力和 未凝原油的共 同 作用下 , 石蜡沉积物会发生剪切变形、 蠕变 , 结构破坏后 向管道低 洼处运移 , 进 而造 成 管 道 低 洼 处 凝 管 堵 塞 , 整 条 管 线 面 临启 动 困难 和 全 线 原 油 凝 管 的 使 危 险 。 文利 用 ADIA的 流 固 耦 合 功 能 , 停 输 后 石 蜡 沉 积 物 的 力学 状 况 进 本 N 对 行模 拟 , 讨 了管 径 等 因 素对 石蜡 沉 积 物 的 最 大 剪 应 力 的 大小 以及 分 布 的影 探 响, 为工程实际提供 了参考… 。 关 键 词 : 路 石 蜡 沉积 层 最 大 剪 应 力 数值 模 拟 管
化 为 沿 轴 向 方 向 限制 的固 定 边界 。 石 蜡 沉积 物 的 内表 面 设置 为流 固 耦 合 界 面 。 固体 结 构 的被 表面 和 流 体 结 构 的 外表 面 都 设 置 为耦 合 界 面 , 而 实现 结 构 和流 体 的耦 合 。 加 的 载荷 是石 蜡 沉 积 物 自身 的 重 进 施 力 。 固体 结 构 有 限元 模 型 如 图 1 1 —。
刻不同管径 的剪应力分布 。
1 单 元 选 择 与 网格 划 分 . 2 A N 为 用 户 提 供 了 丰 富 多 样 的单 元 库 , 单 元 有 一 个 重 要 DIA 其
的 特 点 , 是 材 料本 构 与 单 元 算 法 是相 互 独 立 的 。 以在 选 取 单 元 的 就 所 过程中 , 只需考虑材料的几何 形态即可。ADN IA提出了一个单元组 的概 念 , 是相 关单 元 、 料 类 型 、 分 阶 次 以及 其 它控 制 信 息 的组 即 材 积 合 都 被 赋 予 了 同一 个 单 元 组 ,只 有 在 单 元 组 完 整定 义 了之 后 才 能被 用来对几何模型进行有限元网格的划分。在此选用 3 D i 一 sl 元 , i d单 此 单 元 式 用于 三 维 的显 式 结 构 的实 体 单 元 ,并 且 选 取 以 应 力 / 变 应 方式 输 出结 果 。将 这 些 赋 予 与 前 文定 义 的多 线 性蠕 变材 料 模 型 赋 予 同一 个 单 元 组 , 而 确定 了石 蜡 沉 积 物 的单 元组 类 型 。 进 在 目前的研 究范 围内, 石蜡 的沉积机理 主要有剪切弥散、 分子扩 散 、 力沉 降、 朗扩 散 。 重 布 在原 油 管 路 的 运 行 过程 中 , 两 者对 沉 积 过 后 程 影 响 并 不 是很 大 , 此 , 蜡沉 积 物 的模 型 设 置成 为 四周 厚 度相 同 因 石 的, 而流 体 部 分模 型 为粘 弹性 流 体 模 型 , 用 2 选 7节 点 的 六面 体 流 体
1 有 限元 模 型
11 材 料计 算模 型 . 图 1 1 石 蜡 沉 积 物 结构 的有 限元 模 型 — 在管道停输的瞬间石蜡沉积物并不会发生破坏滑脱 流动。这种 液 态原 油 部 分模 型上 、下 端 面 和 石蜡 沉 积 物 相 应端 面 的边 界 条 情 况 下 , 力学 作 用 下 , 蜡 沉 积 物 首 先 发 生 瞬 时 弹 性 应 变 , 接 着 件 设 置 一致 ,外 表 面 设 置 为流 固耦 合 界 面 ,耦 合 方 式 为双 向直接 耦 在 石 紧 发 生粘 弹性 蠕 变 , 后 是 塑 性 断裂 , 隔 时 间短 暂 。 为达 到 分析 管 道 合 , 敛 ; 为 力和 位 移 以以 使结 果更 精 确 。 部 分 有 限 元模 型 的 建 最 间 收 隹则 这 停 输后 等效 应 力 的 分布 规律 的 目的 , 值 计 算 时 , 蜡 沉 积物 选 取 多 立 如 图 1 2 数 石 —。 线 性弹 塑性 中的 lb y u b 2算 法 此 方 法广 泛用 于 模 拟 岩 石 , 凝 土 材 】 , 混 料 的长 期 蠕 变 行 为 , 考 虑 了卸载 等 因素 的 影 响 。 并 中心 未 凝原 油 采 取 粘 弹性 流 体 模 型 。 对于 l b 2 型 , u v模 b 其蠕 变应 变率 表 达 式 如 下 :
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