寒区埋地式油气管道计算理论与设计研究

综合运用传热学、流体力学及冻土弹粘塑性力学的基本理论，考虑对流换热和水分迁移因素的影响，建立寒区埋地式油气管道与土体相互作用的水、热、力耦合的三维空间模型，并导出该模型的控制微分方程。应用伽辽金法导出该问题的有限元公式，并编制有限元计算机软件，为寒区油气管道工程的设计提供理论依据和计算软件。利用编制的软件进行不同气候、土质、水文条件下的数值模拟计算（油气在运输过程中的冷却计算、管道周围土体融化深度和冻结深度计算、管道强度与稳定性计算等），利用冻胀融化大变形固结理论计算模型及软件研究冻胀融沉引起的变形问题，同时根据相似理论进行室内模型试验，对数值解答进行验证与完善，最终确定出寒区埋地式油气管道的保温、防冻胀和防治冻土融化的设计原则、工程措施及主要设计参数。本研究成果可解决寒区埋地式油气管道的计算理论和设计方法问题，使设计更适合实际，在理论研究和工程实践方面具有重要意义。