输气管道振动耦合特性分析与控制

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1、分类号TE832学号151020129密级全日制学术型硕士学位论文题目输气管道振动耦合特性分析与控制作者姓名雷太斌导师姓名、职称王金刚教授学科(专业)名称化工过程机械提交论文日期2018年5月25日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意

2、。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：__________I

3、中文摘要论文题目：输气管道振动耦合特性分析与控制专业：化工过程机械硕士生：雷太斌(签名)导师：王金刚(签名)摘要随着我国工业化的发展，环境污染日益加剧，清洁能源的使用会越来越受到重视。天然气相比于煤炭和石油，具有使用安全、热值高、洁净等优势。在更加注重环保的今天，煤的使用大幅减少，天然气就成了重要的能源物质。目前在页岩气和天然气的开采和运输过程中出现了大量的管线振动问题，使得管线损坏，气体泄漏，造成巨大的经济损失，所以对输气管道气固耦合振动问题的研究很有必要。本文采用有限元法和有限体积法，利用广泛研究流固耦合振动分析的ANSYSWor

4、kbench有限元仿真平台，以气固耦合管路为研究对象，建立了弯管气固耦合管路动力学模型和气固耦合振动模型，对空管和气固耦合管路进行仿真分析，并得到相应的振动特性。首先对弯管气固耦合振动的数学模型进行了推导，建立了弯管的动力学模型，利用瑞利里兹能量法求解了空管的模态分析数学模型，采用输流管道的自由振动运动方程建立了气固耦合管路振动的方程。接着应用ANSYSWorkbench有限元仿真平台对管路进行模态分析，选取折弯式管路，研究不同壁厚、不同支撑下空管和气固耦合管路的固有频率和振型。结果表明随着壁厚的增加，折弯式空管的固有频率增加，振型减

5、小；支撑的约束越多，折弯式管路的固有频率越高，振型的变化的周期变短，且振型也在增加。气固耦合作用会使折弯式管路的固有频率增大，振型也增大，但当壁厚较小时，折弯式气固耦合管路的低阶固有频率要小于同阶折弯式空管的低阶固有频率。最后研究了不同弯头角度下，空弯头和气固耦合弯头的固有频率和振型，结果表明随着弯头角度的增加，固有频率和振型的变化不明显，只在高阶出现比较大的变化。关键词：气固耦合管路固有频率振型论文类型：应用研究II英文摘要Subject：Analysisandcontrolofvibrationcouplingcharacteri

6、sticsofgaspipelineSpeciality：ChemicalProcessEquipmentName：LeiTaibin(signature)Instructor：WangJingang(signature)ABSTRACTWiththedevelopmentofindustrializationinourcountry,environmentalpollutionhasbecomeincreasinglyintensified,andusingcleanenergywillbeobtainedmoreandmoreat

7、tention.Comparedwithcoalandpetroleum,naturalgashastheadvantagesofSecureuse,highcalorificvalue,andcleanliness.Today,withmoreemphasisonenvironmentalprotection,ithasbeengreatlyreducedthatwiththeusingofcoalandnaturalgashasbecomeanimportantenergysource.Atpresent,alargenumber

8、ofpipelinevibrationsoccurduringtheextractionandtransportationofshalegasandnaturalgas,causingpipelinedamage,gas