洪水冲击管道的模拟分析
管道受坠物冲击载荷作用的数值模拟基本方法
管道受坠物冲击载荷作用的数值模拟基本方法【摘要】管道受冲击载荷作用是复杂的非线性接触问题，本文介绍了可以进行非线性分析的有限元软件、离散元软件的概况和基本原理，以及运用它们对冲击载荷作用引起的管道动力响应过程进行数值模拟的基本方法。
【关键词】管道冲击非线性数值模拟随着我国油气管道建设的进一步深入，石油天然气管道穿越复杂地质条件的工程实践越来越多，这些管道多沿山体坡脚埋设，可能要经过滑坡、泥石流等自然灾害高发地段，由于自然灾害所产生的高速坠落的石块容易冲击管道导致管道失效。
同时，在日益发展的海洋石油开采中，海底石油管道也容易在其安装与油气输送过程中，与锚泊作业以及货物运输等人类活动造成坠的落物体发生碰撞，造成管道损伤。
因此，对管道受坠物冲击作用引起管线变形的规律和破坏机理进行深入研究具有重要意义。
本文将以有限元方法为基础，介绍管道受坠物冲击载荷作用的数值模拟基本方法。
管道受坠物冲击载荷作用是管道-土体组成的体系在冲击荷载下的整体动力响应。
无论是从静力学还是动力学的角度来分析结构的受力状态，管道与土体的相互作用都是不可忽略的，只有把管道与地基作为相互作用又相互制约的整体分析，才能得到比较符合实际的计算结果。
随着数值非线性分析成为解决岩土工程问题的重要手段，有限元、离散元等方法在管土相互作用分析中也发挥着越来越大的作用，基于这些理论的数值模拟软件也得到了极大的发展。
1 非线性数值模拟软件1.1 ANSYS/ABAQUSANSYS是一种大型通用有限元分析软件，融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体，由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
有限元法（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定合适的形函数，然后附上求解这个域总的满足条件，如结构的平衡条件、边界条件等，从而得到问题的解。
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪水模拟分析
参考内容二
随着城市化进程的加快，城市暴雨内涝问题日益凸显。为了有效应对这一问 题，研究人员利用地理信息系统（GIS）与水力模型模拟软件（SWMM）进行城市 暴雨内涝淹没模拟分析。本次演示将介绍GIS和SWMM在城市暴雨内涝淹没模拟分 析中的应用。
GIS和SWMM概述
地理信息系统（GIS）是一种集成多种空间信息数据的计算机系统，它能够 对地理数据进行输入、存储、管理、分析和可视化。水力模型模拟软件（SWMM） 是一种广泛应用于城市排水系统模拟的计算机程序，它能够对暴雨条件下城市的 排水情况进行分析和
这些新技术的应用为SWMM模型在暴雨洪水管理中的进一步发展提供了有力支 持。
六、结论
暴雨洪水管理模型SWMM在暴雨洪水预警、防洪规划和污水处理等方面具有广 泛的应用前景。随着科技的不断进步，相信SWMM模型的研究及应用将会取得更加 显著的成果。本次演示介绍了SWMM模型的结构与功能，概述了其研究的主要成果 及应用进展，以期为暴雨洪水管理提供有益的参考。
1、加强前期预测预报：北京市应建立健全的暴雨洪水预警机制，提高预测 准确率，为应对暴雨洪水做好充分准备。
2、优化城市规划：在城市规划阶段，应充分考虑地形因素，合理规划排水 系统。同时，加强道路、绿化带等公共区域的雨水径流控制，降低径流系数，减 轻排水系统负担。
3、加强公共应急管理：政府应制定暴雨洪水应急预案，明确各部门职责， 确保在紧急情况下能够迅速响应。此外，加强公众宣传教育，提高市民的防洪意 识和自我保护能力。
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪 水模拟分析
01 引言
03 研究方法 05 结论与建议
目录
02 文献综述 04 模拟分析 06 参考内容
引言
北京市作为中国的首都，具有独特的地理环境和气候特征。每年夏季，北京 市易遭遇暴雨天气，引发城区洪水风险。为了有效应对城区暴雨洪水，提高城市 防洪减灾能力，本次演示基于SWMM（Storm Water Management Model）模型对 北京市典型城区的暴雨洪水进行模拟分析。
模拟水冲大坝实验报告
模拟水冲大坝实验报告实验报告实验标题：水冲大坝模拟实验实验目的：通过水冲大坝模拟实验，观察大坝的稳定性以及水流对大坝的破坏作用，进而了解大坝工程的重要性和安全措施。
实验器材：水槽、沙袋、测量尺、水源管道、大坝模型实验原理：水冲大坝是指，当水流过大坝时，会对大坝产生冲击力，在水压的作用下，可能会对大坝产生破坏。
此实验通过模拟水流对大坝的冲击力，来观察大坝的稳定性和破坏情况。
实验步骤：1. 准备工作：将水槽放置在平稳的台子上，将大坝模型固定在水槽中央，并且确保大坝模型与水槽底面没有缝隙。
2. 加水：打开水源管道，将水流导入水槽，水流应与大坝垂直，不应直接冲击大坝。
3. 测量尺测量：在水流开始冲击大坝后，用测量尺测量大坝上部的高度，并记录下来。
4. 改变水流强度：逐渐增加水流的强度，让其对大坝产生较大的冲击力。
5. 测量尺测量：在不同水流强度下，用测量尺测量大坝上部的高度，并记录下来。
6. 观察和分析：观察大坝的稳定性和破坏情况，分析水流强度对大坝的影响。
实验结果：通过实验观察和数据记录，我们得到了以下结果：- 在较小的水流强度下，大坝的稳定性良好，高度基本不变。
- 随着水流强度的增加，大坝开始出现微小的位移，但仍然保持较好的稳定性。
- 当水流强度达到一定程度时，大坝开始出现明显的位移，甚至出现部分崩塌。
实验讨论：通过这次实验，我们可以得出以下结论：1. 大坝工程的稳定性非常重要。
在建设大坝时需要考虑水流对大坝的冲击力，并采取相应的措施来增强大坝的稳定性。
2. 减小水流冲击力的方法包括：改变水流方向、增加坝体宽度、调整坝体高度等。
3. 在大坝工程中，应该对大坝进行定期检查和维护，确保其稳定性和安全性。
结论：通过这次模拟实验，我们观察和分析了水冲大坝的稳定性和破坏情况。
实验结果表明，水流的冲击力对大坝的稳定性具有重要影响，因此在设计和建设大坝时，我们必须充分考虑水流对大坝的影响，并采取相应的措施来保证大坝的稳定性和安全性。
洪水冲击管道模拟实验装置设计与试验
管 道 受到 的载 荷 沿 水 流 方 向具 有 对 称 性 ， 由此
产 生 的应 变应 力 和位 移 等 参 量 也 应 该 呈 现 对 称 性 ， 故 首先 在管 道 的环 向选 择 对 称 分 布 的 ８个 点 ， 个 每
穿 越河 流 的输 油 管 道 是 管 道 修 建 中的 咽 喉 ， 其
特殊 的工作 环 境 对 管 道 工 程 的安 全 平 稳 运 行 起 着 重要 的制约作 用 ¨ 。随 着 我 国第 三次 油 气 管 道 建
设 高峰 的来 临 ， 油 管 道 穿 越 大 、 型 河 流 的 机 会 输 中
（） ５
利用 流体力 学公 式 ， 速度 转 化 成作 用 在 管 道表 面 将 的压 力 ］ 。其 中 ， 力 的分 布 规 律是 在 理 想 流体 假 压
设 的前提下 计 算 的 ， 检 验 理 论 分 析 的 正确 性 ， 为 可 用等量 标定 的方法 研 究 管 道表 面 的压力 分 布 规 律 。
门， 使水 经 过 坡 度 为 ４ 。 滑 斜 坡 冲 击 贴 有 电 阻应 ５光 变 片 的管道 ， 现对 洪水 冲击 管 道 的模 拟 。 实
口
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也越 来越 多 ， 由于穿 越 河 流 段 输 油 管 道 工 作 条 件 恶 劣 ， 大 多埋设 于 河 床 稳 定 层 ， 此 ， 难 掌 握 穿 越 且 因 很 河 流输 油管 道 的工 作 状 态 和 运 行 变 化 规 律 ， 其 运 对
速 的洪 水 冲击 时 的受 力 状 态 及 不 同裸 露 程 度 的 管
１ ２ 实验 管 道 ． 现场 服役 的输 油 管道 规格 有 ７ ０ｍｍ× 和 ２ ８ｍｍ
洪水冲击流动管道基于DQM的临界长度研究
摘
要 ：针 对洪水冲击含有 内流流动 的管道时所形成管跨的危 险 １ 名 界 长度的研 究 问题 ， 介 绍 了微分求积法的原理 、 适
用条件及 其用 于有 限元 运算的优势 。分析 了洪水作用 下管道 的激振 频率 、 固有频率 、 共振条件 ， 以及 内流对于管道动
力特性 的影响。针对管 内流 动与管外洪水 冲击对于管道的作 用， 建 立 了内、 外流共 同作用 下的管道 动力控 制方程 ， 并 基 于微 分求积法 （ ＤＱ Ｍ） 进行 了求解。该方程既 可用于稳 定流动也 可用于不稳 定流动 ， 同时考虑 了洪水冲击及 内部流 动， 具有较广 的适 用性 。通过 该方程可 以计算 出洪水 冲击下所 形成 管跨 的危 险长度。通过一条 实例管道分析得到 ， 对 于洪水冲击下的管道 问题应该考虑 内外流 的共 同作 用， 且 内流的速度 、 压力 、 密度都会 对管跨长度产 生影响 ， 这些结论 对 于现场 实际或设计均极具参考意 义。 关键词 ：管 内流动 ； 洪水冲击 ； 微 分求积法 （ ＤＱ Ｍ） ； 临界长度 ； 动力特性 方程
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Ｖｏ１ ．３ ５ Ｎ ｏ． ４ Ａｕｇ． ２０１ ３
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． ３ ８ ６ ３ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４— ５ ０ ８ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ２ ５ 文章 编 号 ：１ ６ ７ ４ —５ ０ ８ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ 一ｏ ｌ ７ ３ —０ ７ 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｅ ８ ３
文 献 标 识 码 ：Ａ
洪水冲击流动管道基于 Ｄ Ｑ Ｍ 的临界长度研究
谭东杰 一， 施 宁 ， 李亮亮 ， 庚 琳 ， 祝 悫智
１ ． 中 国石油 大学 （ 北京 ） 机 械与 储运 工程 学 院 ， 北京 昌平 １ ０ ２ ２ ４ ９
管道水力模拟分析及改进建议
管道水力模拟分析及改进建议随着工业、城市化的进步以及人口的增长，水资源的合理利用和保护越来越得到社会的重视，其中水力模拟分析对现代城市自来水管道系统的管理水平提升至关重要。
管道水力模拟分析是指借助计算机软件模拟现代城市自来水的运行情况，从而为实现管道优化、规划和设计提供结果并指导改进建议的科学技术方法。
下面我将从几个方面来分析管道水力模拟分析的重要性以及需要注意的改进建议，以期能够提高我们对管道系统的认识和管理水平。
一、管道水力模拟分析的重要性1、为管道系统的设计和规划提供基础管道水力模拟分析可运用最先进的计算机技术，对供水管网进行数值模拟和分析，获得更为准确的供水情况和工程参数，并根据实际运行情况调整和优化设计的方案。
模拟分析可以帮助工程师建立更准确、更完整的管网流量和压力分布模型，验证方案的有效性。
2、实现供水管网运行监测、控制通过对水力模拟分析的管道系统，我们可以实现现代城市自来水管道系统的远程运行监测、控制，辅助维护供水管道的质量与稳定性，保证供水系统的正常运行。
3、提高管道系统的维护效率现代城市自来水管网应保持高效、安全的供水状态，需要大量的资金和人力投入。
而水力模拟分析技术可以确定控制配水压力的技术基础条件，从而有效避免无必要的资金和人力的浪费，提高了管网的维护效率，降低了维护成本。
二、管道水力模拟分析中的改进建议1、加强管道设计和规划在实施管道水力模拟过程中，设计师应充分考虑管道管径、流速、水质和储水量等因素，采取合理的技术指标和相关标准，保证管道系统的正常运行。
同时，设计师还应注重供水管网的可再生可持续发展，通过优化供水管网的结构和形态等方式，提高供水系统的水资源利用率。
2、加强现代城市供水工程的管理要更好地实施现代城市自来水管道系统的管理，就要加强对样本数据等信息的收集、透明化和追踪可追溯性的信息控制机制。
并加强对供水管道系统的日常维修、更新和保护，以确保管道系统保持正常的良好工作状态。
暴雨洪涝管道变形应急演练方案及流程
暴雨洪涝管道变形应急演练方案及流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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河流水流对桥梁结构的冲击响应分析
河流水流对桥梁结构的冲击响应分析桥梁作为交通的重要组成部分，承载着道路和铁路的通行，因此其结构的稳定性对于交通的安全至关重要。
然而，河流水流的冲击力对桥梁结构会产生一定的影响，可能导致结构的损坏和倒塌。
因此，对河流水流对桥梁结构的冲击响应进行分析和研究具有重要的意义。
1. 桥梁结构与水流冲击河流水流对桥梁结构的冲击主要表现为以下几个方面：（1）水流的冲击力：当水流经过桥梁时，会产生冲击力作用在桥梁结构上。
这种冲击力取决于水流的速度、水流与桥梁的相对位置以及水流的流动状态。
（2）水流的涡旋效应：水流在桥梁下游形成涡旋，对桥梁结构产生颠簸和冲击。
（3）水流的动力荷载：水流的动力荷载是指水流对桥梁结构产生的阻力和压力，其大小与水流的流速、流量和桥梁的形状有关。
2. 河流水流对桥梁结构的影响河流水流对桥梁结构的冲击会导致以下几种影响：（1）结构振动：水流的冲击力会引起桥梁结构的振动，从而对桥梁的稳定性和安全性产生影响。
（2）结构破坏：当水流的冲击力超过桥梁结构的承载能力时，可能会导致结构的破坏，如断裂、倾斜等。
（3）桥墩侵蚀：长期水流的冲击会导致桥墩表面的侵蚀和破坏，进一步削弱桥梁结构的稳定性。
3. 河流水流冲击响应分析方法为了准确评估河流水流对桥梁结构的冲击响应，可以采用以下方法进行分析：（1）数值模拟方法：利用计算流体力学（CFD）软件对水流与桥梁结构的相互作用进行模拟，得到水流对桥梁的压力、阻力和冲击力等参数。
（2）实验测试方法：在实验室或实际桥梁上搭建模型，通过模型试验得到水流对桥梁的冲击力和振动响应，进行测量和分析。
（3）现场监测方法：利用传感器和监测设备对桥梁结构进行实时监测，获取水流冲击对桥梁的动态响应数据，据此进行分析和评估。
4. 桥梁结构的抗冲击措施为了提高桥梁结构的抗冲击能力，可以采取以下措施：（1）合理设计：在桥梁结构的设计过程中应考虑水流冲击的影响，合理选择结构材料和断面形状，提高桥梁的抗冲击能力。
洪水的威力实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的为了了解洪水对各种物体及环境的影响，本实验对洪水威力进行了模拟实验。
通过实验，旨在揭示洪水对建筑物、植物、土壤及周围环境的破坏程度，为防洪减灾提供理论依据。
二、实验材料与设备1. 实验材料：塑料瓶、木块、石头、沙子、土、植物（如草、树苗）、建筑模型（如房屋、桥梁等）。
2. 实验设备：水泵、水池、测量工具（如尺子、卷尺）、摄像机、照相机等。
三、实验方法1. 实验设计：将实验材料分为若干组，每组设置不同类型的物体，如建筑物、植物、土壤等。
2. 实验步骤：（1）准备实验场地，搭建水池，确保实验过程中水池内水位可调节。
（2）将实验材料分别放置在水池内，形成不同组合的实验场景。
（3）使用水泵向水池内注水，模拟洪水过程，观察并记录实验现象。
（4）根据实验需求，调整水池内水位，观察不同水位对实验物体的影响。
（5）对实验过程中出现的现象进行拍摄、记录。
四、实验结果与分析1. 实验现象：（1）建筑物：洪水对建筑物的破坏主要表现为地基下沉、墙体倾斜、倒塌等。
当洪水水位较高时，建筑物易受到严重破坏。
（2）植物：洪水对植物的影响较大，表现为植物倒伏、死亡、根系受损等。
在洪水退去后，植物恢复生长需要较长时间。
（3）土壤：洪水对土壤的破坏表现为土壤侵蚀、肥力下降、结构破坏等。
洪水过后，土壤需要经过一段时间的恢复。
（4）周围环境：洪水对周围环境的影响较大，如道路、桥梁等基础设施受损，生态环境恶化等。
2. 实验分析：（1）洪水对建筑物的破坏：洪水对建筑物的破坏程度与水位、持续时间、流速等因素有关。
为降低洪水对建筑物的破坏，应采取合理的防洪措施，如加固地基、提高建筑高度、设置防洪堤等。
（2）洪水对植物的影响：洪水对植物的影响较大，但植物具有一定的恢复能力。
为降低洪水对植物的影响，应选择耐水淹的植物品种，并采取合理的植被配置。
（3）洪水对土壤的影响：洪水对土壤的破坏程度与洪水持续时间、流速、土壤类型等因素有关。
为降低洪水对土壤的破坏，应采取合理的土壤改良措施，如增施有机肥、改善土壤结构等。
起伏地形管道水流冲击气囊试验研究
起伏地形管道水流冲击气囊试验研究摘要为了研究起伏地形水流冲击气囊形成压力脉冲的机理，设计并建造了水流冲击气囊试验模拟系统，并且通过控制不同试验在不同条件下进行的冲击试验，研究了压力脉冲变化的规律与背压、气囊位置和气囊大小、倾角、开关阀等影响因素的关系对试验管道末端最大瞬时压力的影响。
本文研究揭示了试验管道末端产生瞬时高压的机理：倾角水平的时候压力较大，而倾角越往上压力越小;气囊越大压力越大;背压和开关阀都对压力有较为显著的影响。
标签：起伏管道、水流冲击、气囊、水力脉冲一、概述管道输送作为五大运输方式之一，在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。
我国油气长输管道网络已初步建成，截止至2018年年末，我国累计建设油气长输管道里程数为13.6万公里，其中，“十一五”期间新增3.45万公里，“十二五”期间新增3.02万公里。
其中部分依地势而建的管道便形成了起伏，甚至大落差。
起伏管道需要加压设备提供更多的能量克服重力势能，同时在高点处巨大的重力势能将继续转换成动能和压力势能，这对管道的控制和保护提出了更高的要求。
此外起伏管道运行期间可能有空气或蒸发油气滞留聚集在管道的局部高点或低压区，进而随液体流动进入到高压区中，其中的高压力挤压气泡破碎，形成类似于泵入口气蚀的压力脉冲，导致水力冲击压力的急剧升高，从而对管路造成巨大的破坏。
探求起伏管道两相流动冲击可以通过理论研究或试验研究的方法，由于理论研究中引入很多假设条件，而这些假设条件与实际情况之间存在一些出入，因此仅仅依靠通过理论分析建立数学模型并进行数值计算的研究方法还不够，必须将理论研究与试验研究结合起来，通过观察试验现象分析试验结果，总结规律弄清机理，从而校正理论研究的数学模型，因此试验研究是探究起伏管道试压排水爆管机理的重要手段，是不可或缺的一个环节。
二、试验装置及试验方案简介本次起伏地形管道水流冲击气囊试验研究在不同条件下起伏管道水力冲击时管路在冲击过程各个主要参量的变化情况，主要探讨背压、倾角、体积和气囊位置对于起伏管道末端最大瞬时压力的影响。
特大洪水对桥梁冲击的力学分析
毕业论文题目特大洪水对桥梁冲击的力学分析学院（全称）土木建筑学院专业、年级理论与应用力学学生姓名吴禹学号指导教师李晓红论文评阅人前言桥梁是道路跨越河流的主要形式，它起到保障公路运输畅通和排泄洪水的作用。
至今桥梁水毁仍是世界各国桥梁破坏最主要的原因，而其水毁形式多样，有的冲毁桥墩、桥台导致上部结构破坏，有的冲断桥头路堤和流堤等调治构造物，中断交通，威胁两岸安全。
桥梁墩台是直接修建在河道或海湾之中的，一旦水毁，修复困难，后果也较严重[1]。
位于平昌县白衣镇的白衣大桥，在2007年该区域发生的百年一遇的“7.6”大洪灾中，桥墩在建造过程中因受到该洪水的冲击导致垮塌，该事件对社会产生了极大影响，并导致工程停工9个月。
这只是一个典型的例子，国内外其他地区发生桥梁水毁的事例不在少数。
因而人们对现代桥梁的水毁防治越来越重视，发生水毁的原因与如何避免桥梁结构发生水毁已成为国内外学术界、工程界研究的热点。
桥梁的水毁的防治应着眼于预防，避免水毁的发生。
对于绝大多数的桥梁这也是可以做到的。
要做好对桥梁的水毁防治工作，就先要全面深入的研究水流特别是洪水对桥梁产生的作用影响，这也是本课题的落脚点，通过对洪水冲击桥墩的力学性能分析，充分认识到受冲击的桥墩的受力情况、位移变形、受拉产生的裂缝及进行宽度计算，以此为基础，把握水毁本质，为水毁防治工作提供依据和采取的措施。
本文研究的重点在于以受到洪水冲击的白衣大桥桥墩为背景，建立桥墩的三维空间有限元模型，对其在四种不同荷载工况下的第一主应力、Mises等效应力、墩高方向的位移与全桥变形、前墩墩底的受拉区裂缝进行分析并计算桥墩失去承载能力的临界水流下的裂缝宽度，根据计算分析结果，找出威胁桥墩安全的主要因素，提出关于提高桥墩抵抗洪水冲击的建议与措施。
选定荷载、确定结构计算模式和结构分析计算是本文对洪水冲击作用下的桥墩进行分析计算的三个主要部分。
在这其中，通过相关资料的阅读，本文将桥墩分为施工状态和成桥状态，第三章分别分析了在这两种状态下应考虑的荷载及荷载组合，介绍了不同荷载的计算方法与公式；第四章，主要采用数值方法对桥墩进行了模型建立与计算求解。
洪水冲击管道的模拟分析
洪水冲击管道的模拟分析
张乐天;刘扬;魏立新;杨文明
【期刊名称】《管道技术与设备》
【年(卷),期】2006(000)002
【摘要】根据计算流体力学的原理和方法,以流场数值模拟为基础,利用大型流体计算软件对洪水冲击管道流场进行了模拟分析,得到了流场分布、压力分布情况,计算出了不同裸露程度管道在不同流速洪水冲击下的受力数值,分析了管道裸露程度对管壁受力的影响.
【总页数】3页(P11-12,17)
【作者】张乐天;刘扬;魏立新;杨文明
【作者单位】大庆石油学院,黑龙江,大庆,163318;大庆石油学院,黑龙江,大
庆,163318;大庆石油学院,黑龙江,大庆,163318;中国石油管道公司大庆分公司,黑龙江,大庆,163852
【正文语种】中文
【中图分类】TE88
【相关文献】
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3.洪水冲击流动管道基于DQM的临界长度研究 [J], 谭东杰;施宁;李亮亮;庚琳;祝悫智;
4.洪水冲击流动管道基于DQM的临界长度研究* [J], 谭东杰; 施宁; 李亮亮; 庚琳;
祝悫智
5.溃坝洪水对构筑物冲击荷载的数值模拟 [J], 杨哲豪; 吴钢锋; 张科锋; 董平
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输油管道的水击分析
=1013.25(m/s)
此速度为充满汽油的406.4 7.1的管道中，压力波的理论速度。
输油管道的水击分析
若关闭阀门所经历的总时间为Ts，则可将它分成n个时段△t1， △t2 ，…… △tn ， Ts =∑△t1 ，
H0
直接水击 间接水击
△t1时段 p1a(V0V1)
△t2时段
p0 g
输油管道的水击分析
水击波的传播及波速计算
水击是以压力波的形式在有限的管道边界内进行传播和反射的。水击波的传 播分为四个阶段，从伐门突然开启或关闭，使水流流速改变产生水击波，这是水 击的第一个阶段，也是直接波。水击波所到之处，管道内的流速和压强也随之发 生变化。
当水击波传播到水库或水池或者回到伐门处，水击波将产生反射，这种反射 的水击波称为间接波。
管壁收缩
p g p g
p0 g
V=V00
V0 V0=0
B
t 2L t 3L A
aL a
p
a
g
p
流速由0 →V0 ，
g
H0
压强增加，恢复原状， 管壁恢复原状
p0 g
V0
V0 V0 V0 V0=0
B
t 3L t 4L A
aL a
输油管道的水击分析
水击压强的计算（直接水击）
输油管道的水击分析
输油管道的水击分析
输油管道中的水击
水击是指液体流速改变引起的压力瞬变过程。其实 际上是一种能量转换。任何原因引起的流速变化，都将 产生水击，或是增压、或是减压。流速的突然下降所 产生的水击对输油管道特别危险。
“泵到泵”输油管道水击发生示意图
输油管道的水击分析
水击物理概念
当流场中液体质点的运动要素不仅随空间位置而变、而且随时间而 变化时，这种流动称为非恒定流动。
落石冲击下浅埋管道动力学响应分析与模拟的开题报告
落石冲击下浅埋管道动力学响应分析与模拟的开题
报告
1. 研究背景与意义
随着城市化的进程，越来越多的市区地下管道网陆续建设完毕并投
入使用。
但是，在自然界的作用下，如地震、山体滑坡、泥石流等等，
这些地下管道面临着种种损害风险，以至于可能会导致管道的严重破坏。
其中，落石冲击应该是最为常见的一种破坏形式之一。
因此，研究落石
冲击下浅埋管道的动力学响应问题显得特别重要和必要。
2. 研究目的和内容
本研究旨在分析和模拟落石冲击下浅埋管道的动力学响应情况。
具
体研究内容包括以下两部分：
（1）建立针对落石冲击的管道模型；
（2）开展数值模拟实验，分析管道模型在落石冲击下的响应情况，包括位移、应力、应变等参数。
3. 研究方法与步骤
（1）收集并整理落石冲击下浅埋管道的相关文献，并进行深入阅读，了解现有研究成果和方法；
（2）确定研究对象和参数，建立管道模型；
（3）选取合适的数值模拟软件，进行模拟实验，并分析模拟结果；
（4）根据分析结果，提出相应的管道防护措施和建议。
4. 预期研究成果与意义
本研究的预期成果有以下几点：
（1）建立了针对落石冲击的管道模型，该模型具有较高的参考价值；
（2）开展了数值模拟实验，通过对模拟结果的分析，揭示了落石冲击下浅埋管道的动力学响应情况，为防护设计提供了依据；
（3）提出了相应的管道防护措施和建议，在一定程度上为保障管道的安全运行做出了贡献。
总之，本研究对于保障城市基础设施的安全运行具有重要的意义和现实意义。
模拟洪水爆发实验报告
模拟洪水爆发实验报告研究目的本次实验旨在通过模拟洪水爆发情况，研究洪水对人类社会、建筑物和环境的影响，并探讨相应的应对措施。
实验装置与方法实验装置本次实验使用了一个模拟洪水爆发的实验装置，包括一个模拟洪水的水槽、若干建筑模型、观测仪器以及计时器。
实验方法1. 准备工作：搭建实验装置，确保水槽和建筑物模型的稳定性，安装观测仪器。
2. 实验场景设置：设置模拟洪水的起点、流向和路径，为不同建筑物模型选择合适的位置。
3. 模拟洪水爆发：将水源引入水槽，逐渐增加水位，直到造成洪水爆发。
4. 观测数据记录：记录洪水爆发前、中、后各阶段的水位、流速、建筑物受损情况等数据。
5. 数据分析：根据观测数据分析实验结果，总结洪水对人类社会、建筑物和环境的影响。
6. 提出建议：根据实验结果，提出相应的应对措施和预防措施。
实验结果与分析洪水对人类社会的影响洪水对人类社会的影响主要体现在以下几个方面：1. 居民生命安全：洪水造成的淹没和水流冲击可能导致居民生命安全受到威胁。
2. 城市交通受阻：洪水可能淹没道路、铁路和桥梁等交通设施，使城市交通受阻，影响人员疏散和物资运输。
3. 城市供水中断：洪水可能破坏供水管网，导致城市供水中断，给居民日常生活带来困难。
4. 经济损失：洪水对商业区、工业园区等经济区域造成损失，影响经济发展。
洪水对建筑物的影响洪水对建筑物的影响主要包括以下几个方面：1. 结构破坏：洪水的水流冲击和波浪可能对建筑物的结构造成破坏，如墙体倒塌、房屋倒塌等。
2. 水浸影响：洪水的水位上涨可能导致建筑物内部被淹，对室内设备、家具电器等造成损坏。
3. 地基沉降：洪水可能引起地基沉降，对建筑物整体稳定性产生影响。
4. 污染风险：洪水可能将污水和废物带入建筑物内部，带来卫生和环境污染的风险。
应对措施与建议根据实验结果，我们提出以下应对措施和建议：1. 完善防洪设施：加强城市排水系统建设，增强排水能力，在关键区域建设防洪墙、护岸等设施。
河道整治工程防汛演示模拟
Part
06
防汛策略优化建议
防汛策略存在的问题
预警系统不完善
当前防汛预警系统存在漏 报、误报等问题，无法及 时准确地提供洪水预警信 息。
防洪工程设施老化
许多防洪工程设施年久失 修，存在严重的安全隐患 ，难以满足现代防汛需求 。
应急响应能力不足
在应对突发洪水事件时， 现有的应急响应机制和能 力不足，导致救援效率低 下。
Part
07
结论与展望
研究结论总结
河道整治工程对防汛具有重要作用
通过河道整治工程，可以改善河道流态，提高河道泄洪能力，从而有效减轻洪水灾害的损 失。
数值模拟技术为河道整治工程提供了有力支持
利用数值模拟技术，可以对河道整治工程方案进行预评估和优化，提高工程设计的科学性 和经济性。
防汛演示模拟为决策提供了直观依据
工程目标和任务
工程目标
通过实施河道整治工程，达到提高河道防洪能力、改善河流生态环境、促进沿岸地区社 会经济发展的目标。
主要任务
包括河道疏浚、堤防加固、护岸护坡建设、生态修复等措施，以及相应的配套设施建设 。
工程实施计划和时间表
实施计划
根据工程目标和任务，制定详细 的实施计划，包括前期准备、施 工建设、竣工验收等阶段。
实施整治工程
在模拟河道中实施设计的整治工 程方案，再次模拟洪水过程，观 察整治工程对洪水的影响。
设计整治工程方案
针对模拟河道的特点，设计不同 的整治工程方案，如拓宽河道、 加固河岸、修建防洪堤等。
模拟洪水过程
通过调整模拟河道的水位、流量 等参数，模拟不同等级的洪水过 程，观察洪水在河道中的演进情 况。
加强多学科交叉融合研究
河道整治工程涉及水利、环境、生态等多个学科领域，未来应加强多 学科之间的交叉融合研究，形成更加综合、系统的解决方案。
浅谈云南中部山区管道工程设计的暴雨分析论文
浅谈云南中部山区管道工程设计的暴雨分析论文浅谈云南中部山区管道工程设计的暴雨分析论文设计暴雨是区域防洪排涝的重要依据，是关系到区域安全的重要问题[1].在气候变化复杂、人类活动加剧的情况下，大雨和暴雨天气情况增多[2].随着数据的积累，应对设计暴雨进行不断修正[3].在资料条件较好时，常采用P-Ⅲ型频率曲线计算设计暴雨。
但在实际工作中，经常需要计算资料缺乏地区的设计暴雨。
这些地区设计暴雨计算方法主要有区域综合数理统计方法[4]、模型模拟法[5],以及地区经验公式法[6]等。
山区线性工程往往要穿越众多河流和沟谷，较大河流洪水一般采用实测资料分析或比拟法推求，而积水面积较小的沟谷通常没有实测洪水资料可供分析，需要通过暴雨途径推求[7].因此，在进行集水面积较小的河流设计洪水计算时，关键就是要确定设计暴雨。
本文以中缅天然气管道昆明西支线为例，探索滇中山区线性工程设计暴雨分析方法及其经验公式。
1研究区概况天然气作为一种清洁能源，对保障我国能源安全，促进我国能源结构调整，达到节能减排目标具有非常重要的意义。
中缅天然气管道气源为缅甸西海岸的A1/3区块的缅甸西海天然气，在缅甸皎漂上岸后经曼德勒，从云南瑞丽进入中国境内，经保山、大理、楚雄、昆明、曲靖进入贵州，最终到达广西南宁，输气管道全长2806km,年设计输气量120亿m.中缅天然气昆明西支线输气管道以中缅油气管道为气源，线路起点为禄丰县金山镇香箐村禄丰分输站，途径禄丰县、安宁市、西山区，终点止于昆明市西山区碧鸡关末站，全线管道水平长度约80km.工程线路走向见图1.中缅天然气昆明西支线输气管道工程沿线地处滇黔高原湖盆亚区，大部分位于普渡河流域内，以浅丘缓坡地势分布为主，河谷切割相对浅，属中、低山地貌。
该区域干湿季分明，属典型的高原季风气候区。
夏秋季主要受来自印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流及北部湾的东南暖湿气流控制，湿热多雨；冬春季则受来自北方干燥大陆季风控制，但北方冷空气受东北面乌蒙山脉屏障作用，区域天气晴朗，降水少。
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Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌｓｓｏ ｍｐ ｃ ｅ ｉ ｅ ｉ ｌ ｔ ｎ ａｙ ｉ ｆＩ ａ ｔｄ Ｐ ｐ ｏ
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、
０ 引 言
速 度采用 二 维定 常流 动模 型 。
１２ 划 分 网格 ．
在 大型穿 越 管道 的实 际 问题 中 ， 水 的流 动 速 度 洪
和管道的裸露程度并不是一定的 ， 特别是对不同裸露
程度管道的试验测试 ， 难度较大， 因为试验 中， 管道 周 围 的土壤 可能 随洪 水 一 起 流走 ， 这样 管 道 裸 露 程 度 就 发生 了变化 ， 出的数 据 就 容 易 产生 较 大 的误 差 。文 测
中以此 为重点 ， 大型 穿越 管道 建模 模 拟 。 对 模拟所 采 用 的 是 管 径 为 ４６ｍＴ单 位 长 度 的 管 ２ ｌ ｌ
数值计算 就是用离散 的网格 来代替原物理 问题
中的连 续空 间 ， 网格 中的 节点 则 是 所 求解 物 理 量 的几 何 位置 。从 网格 的 构 造 来 说 ， 以 分 为 结 构 化 、 结 可 块 构 化 和非结 构化 ３种 。整个 网格 任一 节 点 的位 置 可 以
通过一定 的规则予 以命名 ， 则称为结构化 网格 ； 反之 为非结构化 网格。块结构化 网格将计算区域分解为 ２ 个或 多个 子 区域 ， 每个 子 区域 内均 用 统 一 的结 构化 而
网格 。文 中所 建 立 的 网 格 是 块 结 构 化 网 格 。数 值 计
道， 材料为 ４ ＃ ５ 钢。计算 中以 ａ角（ 见图 １为参数 ， ） 模 拟 了 管 道 在不 同 裸 露 、 同洪 水 速 度 的情 况 ， 这 里 不 在 以洪 水 流速 为 ５ｍ ｓ管 道 全 部 在 水 中 和 管 道 半 部 在 ／ ，
维普资讯
２０ ０ ６焦
管
道 技
术 － ５
２ ６ ００
Ｎｏ． ２
第 ２期
Ｐｉｅｉ ｅ Ｔｅ ｈ ｉｕｅａ ｏ ｌ ｃ ｎ ｏ ｎｄ ｎ
洪 水 冲 击 管 道 的模 拟 分 析
张乐 天 刘 ， 扬 魏 立新 杨 文明 ， ，
ｌ ｄｉ ｆ ｏ ａ ｃ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｃｔ ｓ ｈ ａｃ ａｅ ． ｏ ｍｐ ｔ ｆ ｒｎ ｌ ｉ ｅ ａ ｃ ｕ ｔ ａｄ ｖｏ ｉ Ｓ ｌｌ ｄ
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｍｅｉａ ｉ ｌａ ｏ ； ａｍａ ｏ ｔｘ ｆｒｅ ａ ａｙ ｉ； ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｒ ｌ ｓ ｃ ｍｕ ｔ ｎ Ｋ ｒ ｎ ｖ ｒ ； ｃ ｎ ｌｓ ｐｐ ｉ ｅ ｏ ｓ ｅ
冲 击下 的 受力数 值 ， 分析 了管道裸 露程 度 对 管壁 受力 的影 响 。
关键 词 ： 数值 模 拟 ； 门旋 涡 ； 力分 析 ； 卡 受 管道 中图分 类号 ：Ｅ ８ Ｔ ８ 文献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０４—９１（０６０ ０ １ 一 ２ １０ ６４２ｏ ）２— ０ ｌ ０
水 中 为典型 例子 来介 绍 。
算的成功与否在很 大程度上依赖 于所建立的网格 ， 因 而对 网格特 性 及 其 检 验 方 法 的 研 究 引 起 了众 多 学 者
的重 视 。然 而 ， 目前 在计 算 流 体 力学 界 尚未 形 成 关 于 网格 品质 的定 量 标 准 。文 中采 用 的 网 格 对 管 道 周 围
（． １大庆石油学院， 黑龙江 大庆
１ ３８２ 中国石油管道公司大庆分公司 ， ６ ： 根据计算流体力学的原理和方法， 以流场数值模拟 为基础 ， 利用大型流体计算软件对洪水冲击管 道流场进行 了模拟分析， 得到 了流场分布 、 压力分布情况， 计算出了不同裸露程度管道在不 同流速洪水
图 １ 计算 参数 ｔ ／示意 图
进行 了加密处理 ， 这样对描述管道周 围的流场和计算 管壁受力情况是有利的。 １３ 求解 ．
湍流 流动 方 程 组 加 上 湍 流 模 型 和适 当 的 初 边 界
１ 计 算分 析
１ １ 建 立物理 和 数学模 型 ．
由于洪水 冲击管道时受 到管道几何外形 的影响 ， 局部 产 生 强 湍 流 ， 同时 流 体 流 动 中边 界 层分 离 ， 而 进
Ａ ｓ ａｔＢｓｄＯ ｅｎｍ ｒ ａ ｓ ｕａｏ ｆ ｏ ｅ ， ｅｆｗｏ ｅｆｏ－ ｐｃ ｄｐｐ ／ ｉｄ ｔ ｎ Ｉ删 ｂｔ ｃ： ａｅ ｌｈ ｕ ｅｉ ｌ ｉ ｌ ｎｏ ｆｗｆ ｌ ｔ ｏ ｆｈ ｏｄｉ ａｔ ｉｅｖｓｓ ａ ａｄａａ ｒ ｉｔ ｃ ｍ ｔ ｉ ｉｄｈｌ ｌ ｔ ｌ ｍ ｅ ａ ｍ ｅ ｄ ｌ ａｃｒｉｇｔ ｃｏｄ ｎ ｏ ｈ ｔ ｏｙ ｎ ｅ ｄｏ Ｃ Ｄ．ｎｔｓ ａｉ ｔ ｗ ａ ｒ ｓｒ ｄ ｔｂｔｎＷ Ｓ ｔ ｎｎ ， ｅ ｕｅＯ ｔ ｏｅ ｐ ｅ ｄｒ ｔ ｅｒ ａｄｍ ｔｏ ｆ Ｆ Ｏ ｉｂｓ ， ｅ ｏ ｄｐ ｓｕ ｓｉｕｏ ａ ｅ ｎ ｉ ｄｔｅ ｒ ｓｒ ｅｅｐｓ ｉ ｓ ｎｅ ｅ￣ ｈ ｈ ｓｈ ｆ ｎ ｌ ｅ ｅｉ ｒ ｉ ｄｅ ｅ ｈ ｐｓ ｌ ｉｈ ｘ ｄ ｐ ｕ