Caesar II中采用动态谱法进行段塞流分析(PDF)

在我的上一篇题为《Caesar II》的文章中提供了塞塞流、塞塞力计算和静态分析方法的基础知识段塞流的静态分析。点击这里阅读相同内容。在本文中，我们将解释使用Caesar II软件的动态频谱方法进行段塞流分析的方法。

管道系统动态段塞流分析的原因?

与相同量级的静态载荷相比，动态段塞载荷的系统响应有很大不同。由于静荷载施加缓慢，管道系统有足够的时间在内部分配荷载和反应，解决力和力矩，保持系统平衡。因此，管道移动是不可见的。

另一方面，动态段塞载荷随时间迅速变化，因此管道系统没有足够的时间来分配和解决力。这导致段塞力不平衡，导致管柱移动。所以最好还是执行动态分析当涉及动荷载时，得到真实的分析结果。

凯撒II型动态段塞流模块

为了进行动态段塞流分析，凯撒II软件提供了一个很好的模块，动态分析模块我们只需提供输入参数就能得到输出结果。在下面的段落中，我们将学习执行的步骤使用动态段塞流水锤/段塞流(谱)法。

在开始动态段塞流分析之前，必须对系统进行常规静态分析(不使用任何段塞力)，并根据所有应力标准(热,持续偶尔，如适用)。

要打开Caesar II中的动态模块，点击动态分析按钮，如图1所示。

当您点击动态分析按钮时，下面的窗口(图2)将会打开。从下拉菜单中选择段塞流量(谱)。该窗口将被一些预先存在的数据填充。为了清晰起见，只需选择所有这些并删除它们。现在我们必须为分析提供输入。

在动态段塞流分析中，我们的第一个输入将是a的生成响应谱剖面．段塞载荷是冲击载荷的一种。因此，负载的大小从零变化到某个最大值，在一段时间内保持不变，然后又减小到零．力剖面可以用如图3所示的曲线表示。

所以从上面的剖面来看，很明显除了段塞力（段塞力的计算请参考Caesar II的静态段塞流方法)，我们需要计算两个额外的参数，a) Slug Duration和b) Slug Periodicity。

蛞蝓持续时间

段塞持续时间定义为段塞穿过弯头所需的时间。数学上可以表示为:段塞持续时间=液段塞长度/流动速度。

蛞蝓周期性

段塞周期性可以定义为连续两个段塞击中同一弯头的时间间隔。所以数学上可以表示为段塞周期性=(液段塞长度+气段塞长度)/流速。

段塞流谱剖面的生成

假设计算的段塞持续时间为8毫秒，周期性为400毫秒，如图3所示。我们将使用这些数据来生成频谱剖面。

参考图4，输入如下数据:

当你点击输入脉冲数据时，它将打开一个窗口，我们必须在其中输入频谱剖面生成的数据。从上面的曲线来看，在时间0时，力是2120牛，同样的力将在接下来的8毫秒内起作用，直到弹头穿过肘部。那么在某一时刻，8.1的力就会减小到零。同样的零力会持续到400毫秒。然后，下一个周期将开始。即在400.1秒时，力将再次为2120 n，这样至少输入两个周期的数据，如图5所示:

点击保存/继续按钮，将时间历史转换为动态载荷因子与频率的等效力响应谱，出现如图5所示的“谱表值”界面。

请确保指定唯一的频谱名称，因为此处理器将覆盖任何同名的现有文件。

通过单击OK，处理器将在Dynamic Input中的Spectrum Definitions选项卡中加载适当的数据，并将数据移动到动态输入中

谱剖面生成后，点击力设置按钮，在如图6所示的字段中输入正确方向的段塞力:

• 单击“+”按钮添加更多行，单击“-”按钮删除行。
• 在力集字段中输入一个数字id，将用于构造动态载荷情况。

创建用于分析的动态段塞流负载案例

之后，单击Spectrum载荷案例菜单，并为动态分析创建所需的载荷案例。您必须指定至少两个负载情况，如下所示。

• 操作+动态喷嘴和支架负载检查。
• 持续+动态的压力检查。

荷载箱准备参见图7

最后，单击控制参数按钮并选择要执行分析的负载情况。选取正常工况进行动力分析(见图8)。保持所有其他参数不变。现在单击批处理运行以获取分析结果。典型分析结果如图9所示。

动态段塞流分析输出结果

• 图9显示了动态段塞流分析的典型输出画面。
• 突出显示的节点10用于喷嘴。
• 所有的支撑和喷嘴载荷都要检查。
• 应力应保持在规定允许值以下。
• 突出显示的方向标志将显示其他荷载箱组合。

需要考虑的几个要点

1. 管道振动由于任何两相流都可以通过适当的管道系统支撑来减少/阻止。通常使用以下支架:

• 按住间隙为0的支架
• 导向支架与0间隙
• 轴向停止与0间隙

无论何时修改任何支架，都要进行静态分析，并使系统应力保持在允许的范围内。

2. 有时吸振材料(如聚四氟乙烯)用于减少振动传递到连接系统。
3. 对于易发生振动的管线，管道系统的固有频率最好保持在4hz以上。
4. 可以减少段塞流的形成
   • 通过将管线尺寸减小到可用压差允许的最小值。
   • 通过使用低点污水排放或旁路。
   • 通过安排管道结构来防止段塞流。例如，在液体可以聚集的口袋管道中，可能会产生段塞流。因此，口袋是要避免的。

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