项目名称: 管道检测器卡堵关键力学问题研究

项目编号: No.11472309

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 曹宇光

作者单位: 中国石油大学(华东)

项目金额: 82万元

中文摘要: 管道检测器通常采用超弹性材料皮腕作为动力装置,利用皮碗密封形成的压差推动检测器实现长距离运行,运行过程中对管道变形、腐蚀、缺陷等信息进行检测和存储。管道检测器在弯管、局部变形等障碍处容易发生卡堵,这种卡堵将减缓或者阻塞管道内介质的流动,影响管道的正常运输甚至直接导致整条管线报废。针对管道检测器卡堵问题,本项目将采用理论分析、数值模拟与实验测试相结合的方法,基于对管道液塞区流场三维数值模拟和超弹性材料接触摩擦分析等管道检测器卡堵关键力学问题的研究,耦合分析流场与检测器之间相互作用并模拟检测器运行过程,阐明卡堵机理并研究各种因素对检测器通过能力的影响,进而搭建实验平台进行测试验证,最终形成一套管道检测器通过能力定量分析评价方法。本项目研究成果将既可以为检测器设计和卡堵治理提供科学依据,解决工程实际问题,更可以在诸多相关科学领域得到广泛应用和借鉴。

中文关键词: 管道检测器;流固耦合;接触摩擦;数值模拟;全尺寸试验

英文摘要: Driving cups made of hyperelastic materials are generally used for supplying power for in-pipe detectors of pipelines. Using the pressure difference formed by sealing, the in-pipe detector can walk along the pipeline a long distance. During the course of walking, the information of deformation, corrosion, defects and so on of the pipeline can be detected and stored simultaneously. In-pipe detectors are easy to be blocked at pipeline elbows or where are seriously deformed. The blockage will generally retard or block the flow of the fluid in the pipeline thus affect the normal transportation or even lead to the discard of the whole pipeline. In this research, aimed at solving the blockage of in-pipe detectors, theoretical analysis, numerical simulation and experimental tests will be perfomed. Based on the study of the key mechanical problems such as the three-dimensional numerical simulation of the pipeline blockage flow field and the contact friction of hyperelastic materials, fluid-structure interaction will be analyzed, and the blockage mechanism and the effects of various factors on the obstacle crossing capacity will be studied. Furthermore, experiments will be performed to test the theoretical and numerical results. Finally, a new method of quantitatively evaluating the obstacle crossing capability of the in-pipe detectors will be proposed. The results of the research will provide not only scientific evidence for the design and blockage treatment of in-pipe detectors but also reference for relevant studies.

英文关键词: in-pipe detector;fluid-structure interaction;contact friction;numerical simulation;full-scale test

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