双弯头天然气管道流固耦合振动特性分析

• 作者: 张鹏 姚正学 刘思铭
• 来源期刊: 安全与环境学报
• 学科: 工学
• 关键词: 安全工程 气柱频率 有限元分析 双弯头 流固耦合 振动特性 固有频率
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 安全工程|Safety Engineering
• 页码范围: 115-122
• 页数: 8页
• 分类号: X937
• 语种: 中文
• DOI: 10.13637/j.issn.1009-6094.2020.1257

摘要

在天然气压送中,剧烈振动容易使压缩机出口管道发生失效,降低设备元件的使用寿命,引发重大安全事故.采用转移矩阵法计算了双弯头管道内气柱固有频率,并与有限元模拟结果做了对比,分析了流固耦合时管道的模态特征,研究了流体脉动幅值和脉动频率对管道振动的影响,以及不同管道内径和弯头曲率半径的天然气管道振动特性.结果表明:声学数值模拟计算和转移矩阵法计算的气柱频率结果误差小;流固耦合使管道固有频率降低,气固耦合与液固耦合的影响程度不同;管道振幅随流体脉动幅值增大而增大,共振时管道振幅在短时间内会逐渐增大至严重超标;压缩机出口管道设计中应根据输流工况合理增大管道内径,应使用长半径弯头减小激振力.