高压输气管道穿越河流的结构动力学分析

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1、第38卷第2期四川建筑科学研究2012年4月SichuanBuildingScience35高压输气管道穿越河流的结构动力学分析徐文彬，姚安林，李又绿，曾祥国，徐荣鹏(1．NJil大学建筑与环境学院，~lJxl成都610065；2．西南石油大学石油工程学院，四川成都610500)摘要：长距离高压输气管道常常由于自然条件限制而穿越河流，在服役中还会因人为生产活动或地质灾害造成地貌的改变而形成穿越河流现象。高压输气管道在水流尾流旋涡的作用下产生涡激振动，对管道结构的运营造成安全隐患。首先采用流体Flue

2、nt有限元软件模拟了高压输气管道在不同流速下的绕流，获得了涡激升力系数。然后将流场分析中提取的涡激升力作为动态边界条件，利用Ansys有限元软件对高压输气管道的涡激振动现象进行了动力学分析。获得了固支条件下管道的动态应力响应、频响曲线，计算了不同约束条件下避免发生共振时的临界长度。本文提供的方法和结论对高压输气管道结构的风险评估、工程设计和防灾减灾具有重要参考价值。关键词：输气管道；穿越河流；涡激振动；动力学；数值模拟中图分类号：TU311．3文献标识码：A文章编号：1008—1933(2012)0

3、2—035—04StructuraldynamicsanalysisforhighpressuregaspipelineacrosstheriverXUWenbin，YAOAnlin，LIYoulv，ZENGXiangguo，XURongpeng(1．CortegeofArchitectureandEnvironment，SichuanUniversity，Chengdu610065，China；2．SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China)A

4、bstract：Besidesofnatur~conditionsthephenomenonwhichthelong—distancehigh-pressuregaspipelinecrossedtheriverswerecausedbyhumanactivitiesorgeologicaldisastersduringitsserviceprocess．Thewakevorticesnearhighpressuregaspipelineinthewaterresultedinvibrationan

5、dsafetyoperationhazardofpipeline．First，inordertoobtainvortexliftcoefficient，thefluidfiniteelementsoftwareFluentwasusedtosimulatehJgh—pressuregaspipelineunderdifferentflowvelocity．Basedonflowfieldanalysis，thevortex—inducedliftforcewasusedasdynamicbounda

6、ryconditionsandthedynamicanalysisforhigh—pressuregaspipelinewascarriedoutbymeansofAnsysfiniteelementsoftware．Thedynamicstressresponseandfrequencyresponsecurveswereobtainedunderfixedboundarycondition．Finally，inordertoavoidresonanceofpipelineacrosstheriv

7、er，thecriticallengthbetweenconstraintpositionsforhJighpressuregaspipelinewasgottenunderdifferentboundaryconditions．Themethodologyandconclusionsinthisarticlemayprovidesomereferencesfortheriskassessment，designandconstructionofburiedgaspipeline．Keywords：g

8、aspipeline；acrosstheriver；vortex—inducedvibration；dynamics；numericalsimulation4O余条，总穿越长度逾17660mlI-2]。不仅如此，长U刖吾距离高压输气管道在服役中还会因人为生产活动或西气东输管线是我国能源结构的重要组成部地质灾害造成地貌的改变而形成穿越河流现象。深分，同时也是沿线各大城市的能源生命管线，管道的入研究高压输气管道穿越河流的动力学行为具有重安全运营与人们正常生活息息相关。由于