流体管道泄漏流场分析与管口封堵模型研究

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1、中北大学学位论文流体管道泄漏流场分析与管口封堵模型研究摘要流体管道泄漏流场分析和管口封堵装置的研究，对于管道泄漏检测技术、管道泄漏封堵技术的发展以及有效减小因管道泄漏而带来的经济损失、环境污染和人民生命财产损失有着重要的意义。根据运用计算流体力学（CFD）相关知识及技术进行问题分析的步骤，本文首先通过建立由管道泄漏流场的伯努利方程和连续性方程组成的方程组对可能影响泄漏流场特性的因素进行分析，分析表明泄漏孔面积、泄漏孔形状、管道输送速度和管道内外静压强差可能是影响管道泄漏流场特性的因素。运用FLUENT软件对影响因素单一变化下的管道泄漏流场模型进行流体动力学仿真

2、，根据仿真结果得出了各影响因素对管道泄漏流场影响的规律和泄漏流场的特点。在对泄漏管道进行封堵作业时，可能会遇到封堵直径为管道直径的情况，例如管口泄漏封堵作业、被截断管道的应急封堵作业、管道闭水闭气实验等。本文针对这一情况设计了一种管口封堵装置，并对封堵装置的总体设计方案、封堵原理、工作流程和主要构件的总体设计方案等进行了阐述，建立了管口封堵装置模型，并运用SOLIDWORKSSIMULATION软件对所设计的具有两种不同密封结构的橡胶气囊进行了非线性有限元仿真，对橡胶气囊与管壁、封堵主体接触面处的接触应力进行了分析，得出了橡胶气囊接触应力分布规律以及膨胀对密封

3、性能的影响规律。关键字：管道，泄漏，封堵，仿真，数值模拟，有限元分析中北大学学位论文LeakageFlowFieldAnalysisofFluidPipelineandResearchofNozzlePluggingModelABSTRACTResearchofpipelineleakageflowdistributionandpipelinepluggingtechnologyhaveimportantsignificancetothepipelineleakdetectiontechnology,thedevelopmentofpipelinepluggi

4、ngtechnology,andeffectivelyreduceeconomiclosses,environmentalpollutionandpeople'slifeandpropertylossescausedbypipelineleakage.Accordingtotheintellectualsandproceduresofcomputationalfluidmechanics(CFD),firstly,theanalysisoftheinfluencefactorsofflowcharacteristicswarebeenfinishedthrou

5、ghestablishmentoftheequationsconsistedofBernoulliequationandcontinuityequation.Analysisshowedthattheleakarea,theshapeofleakagehole,pipelinetransportationvelocityandstaticpressuredifferencebetweeninsideandoutsideofpipelinearetheinfluencefactorsofpipelinetheleakageflowcharacteristics.

6、ThroughtheuseofFLENTsoftwareonthefactorsaffectingthevalueofsinglechangepipelineleakageflowmodelbasedonfluiddynamicssimulation,simulationresultsshowthevariousfactorseffectonpipelineleakageflowruleandtheleakageflowcharacteristics.Thesituationsofsealdiameterequaltopipediameterwarebeene

7、ncounteredwhenplugtheleakagepipeline,forexample,orificiumleakageplugging,thetruncatedpipelineplugging,pipeclosingexperimentetc.Inviewofthissituation,apipemouthleakagepluggingdevicewarebeendesigned.Theoveralldesignscheme,sealingprinciple,workflowandoveralldesignofimportantcomponentsw

8、aredescribed.Thenon