申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2019-11-30

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN111008494B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F113/14;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2020.05.08#实质审查的生效;2020.04.14#公开

摘要：本发明公开一种并行管道喷射火场景下目标管道动态热失效分析方法，包括以下步骤：1、输入源管道运行参数，获得瞬时喷射火近场内目标管道接收的瞬时热辐射值；2、建立瞬时热辐射值与时间变化的拟合函数关系式；4、计算目标管道内壁对流换热系数；3、计算目标管道的管壁瞬时温度分布结果；5、计算目标管道的管壁周向、径向和轴向承受的瞬时热应力和瞬时总应力；6、试验获得不同温度对应的屈服强度和极限抗拉强度；7、分析判定目标管道动态热失效结果。本发明通过解决当前静态热失效分析技术不符合实际情况的问题，并基于分析结果合理优化并行管道的安全间距，实现防止目标管道发生热失效。

主权项：1.一种并行管道喷射火场景下目标管道动态热失效分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1、输入源管道运行参数，获得瞬时喷射火近场内目标管道接收的瞬时热辐射值；2、建立瞬时热辐射值与时间变化的拟合函数关系式；3、获取目标管道内壁对流换热系数；4、获取目标管道的管壁瞬时温度分布结果；将步骤2得到函数关系式作为外壁热源输入边界条件，将步骤3得到的目标管道内壁对流换热系数作为内壁强制对流换热边界条件，基于MATLAB软件平台建立目标管道在瞬时热辐射作用下动态热响应有限差分模型，从而得到管壁瞬时温度的分布结果；该有限差分模型中内壁和外壁边界条件对应的公式如下：外壁热源输入边界条件的公式如下： 内壁强制对流换热边界条件的公式如下： 式中k为管材导热率，Δy和Δx分别为管壁径向和轴向距离步长、为第i时刻时管道外壁接收的瞬时热辐射值，ρ为管材密度，C为管材比热容、Δt为时间步长，Tin为管内天然气温度，n和m为轴向和径向节点数，i为时间；5、获取目标管道的管壁周向、径向和轴向承受的瞬时热应力，并叠加管道内压产生的压应力得到管壁承受的瞬时总应力；6、试验获得不同温度对应的屈服强度和极限抗拉强度；7、分析判定目标管道动态热失效结果，并针对目标管道发生热失效情形，优化并行管道的安全间距，防止目标管道发生热失效；采用基于最大拉应力理论的失效判定准则，定义目标管道弹性失效应力Δσe为得到的管壁某位置所承受的周向总应力减去对应温度下管材的屈服强度的差值，管道发生弹性失效的判定准则为管壁最大弹性失效应力maxΔσe大于等于0MPa；同时，定义目标管道断裂失效应力Δσr为得到的管壁某位置所承受的周向总应力减去对应温度下管材的极限抗拉强度的差值，管道发生弹性失效的判定准则为管壁最大断裂失效应力maxΔσe大于等于0MPa；根据以上失效判定准则准确获得目标管道失效结果，失效结果包括失效时间、失效位置和失效模式；其失效判定公式如下：弹性失效：maxΔσe＝maxσt-σs≥0MPa19断裂失效：maxΔσr＝maxσt-σb≥0MPa20若分析结果为目标管道发生了热失效，则进一步优化并行管道之间的安全间距，重新进行计算分析，直到分析结果为目标管道安全为止。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华南理工大学 一种并行管道喷射火场景下目标管道动态热失效分析方法

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