基于流固耦合动力学的气液两相流管道振动特性研究

基本信息
批准号:51904259
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:王琳
学科分类:
依托单位:西南石油大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
结构稳定性流固耦合两相管流振动特性
结项摘要

As common flow regime in pipes, complicated characteristics of gas-liquid two-phase flow and fluid-structure interactions give rise to the difficulty of dynamics characterization to some extent. As for the self-excited vibrations of gas-liquid pipes, the current studies treated internal two-phase flow as homogeneous flow to study the dynamic characteristics of the piping systems. In the other hand, there is little literature about the effects of the flow patterns and transient flow characteristics on the vibration response of the piping system. Mathematical modeling of pipes conveying gas-liquid two-phase flow as a whole can reflect the dynamics nature of the complicated fluid-structure interaction systems. Thus, this project will investigate the fluid-structure interaction mechanism and dynamics of the piping system under different flow regimes. According to the operating environment of oil-gas pipelines, the influence of the complicated boundary conditions on the dynamic behaviors of the piping system is discussed. On this basis the inner relations between dynamics characteristics and system parameters, such as two-phase flow parameters, structure parameters and boundary conditions, will be further revealed. For controlling the stability of the piping system, the system parameters can be optimized to suppress the self-excited vibrations of pipes conveying two-phase flow. This work may be used to guide the stability control of multiphase flow pipes.

气液两相流的复杂特性及两相流与管道之间的相互作用造成了气液两相流管道振动理论研究的困难。针对气液两相流管道的复杂振动问题,目前的研究多将管内两相流按均相流处理,不能描述两相流流型及各种瞬态流动参数对管道振动响应的影响。将气液两相流管道作为一个整体系统进行数学建模,可以反映这一复杂流固耦合系统的动力学本质。本项目将发展气液两相流管道的流固耦合动力学理论,来描述其复杂振动现象,对不同气液两相流动状态下管道系统的流固耦合机理及动力学特性展开研究。结合气液两相流管道的实际运行环境,讨论复杂边界条件对管道系统动力学行为的影响规律。在此基础上,进一步揭示气液两相流特性、管道参数、边界条件等系统参数与管道系统动力特性之间的内在联系,从而通过优化系统参数来抑制气液两相流管道的自激振动,实现其稳定性控制。研究成果以期为多相流管道的稳定性控制提供理论指导。

项目摘要

气液两相流的复杂特性及两相流与管道之间的相互作用造成了气液两相流管道振动理论研究的困难。针对多种两相流工况和管道边界条件,构建了气液混输管道系统流固耦合动力学数学模型,形成了气液两相流混输管道振动特性预测方法;揭示了气液两相流动与管道振动的相互作用机理,剖析了管内流体诱发混输管道稳定性失效的根源,建立了气液混输管道的稳定性控制方法,并且开展了气液两相流管道振动控制方法的现场验证。项目研究期间负责人共发表论文8篇(4篇标注基金资助),其中SCI收录6篇(3篇标注基金资助),申请发明专利2项。研究成果以期为多相流管道的稳定性控制提供理论指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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