高压气体管道爆裂冲击振动效应形成机制和传播规律

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11672331
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1202.冲击动力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Pipeline transportation is a significant way to transport national strategic energy, including natural gas and petrol. China's current total mileage of natural gas pipeline has reached 85,000 kilometers. However, in recent years, unexpected burst of the pipeline gave rise to frequent environmental accidents as well as destruction of the structures which caused great social impact and heavy economic losses. Hence, studying the key scientific problems about pipeline burst safety is rather urgent. This research will carry on study which centers on two scientific issues. The first one is “Gas-Pipeline-Soil” multi-medium interaction mechanical behavior and the second is “Fluctuation-Medium-Structure” multi-body disturbance coupling mechanism. The main contents are as follows: the conversion process of the energy that was applied to the soil medium by high-pressure gas when the pipe burst; the process that impact loading evolved into pipe-burst excited wave; the internal relations between geotechnical properties and fluctuations; structural dynamic response and damage under the fluctuating condition. The study adopts the advanced theories, such as the whole effectiveness of the thermodynamic theory, discontinuous medium mechanics and explosion fracture mechanics, etc. The study uses numerical simulation platform including FLUENT, ABAQUS etc. At the same time, the study also integrated a variety of experimental methods such as model test, small size shrink ratio test and full size prototype test. Research results would reveal the formation mechanism and propagation law of pipe-burst damage effects and have theoretical significance and application value for pipeline safety engineering and seismic design of nearby structures.
管道输送是天然气、石油等国家战略能源转运的重要方式之一。我国现有天然气管道总里程已达8.5万公里。但近年来由于管道意外爆炸导致环境和结构物破坏事故频发,造成重大影响和损失,因此,研究管道爆炸安全关键科学问题十分迫切。课题围绕“气体-管道-岩土”多介质相互作用力学行为和“波动-介质-结构”多体扰动耦合机制两个科学问题开展研究,其内容涉及管体爆裂时高压气体膨胀作用于岩土介质的能量转换、冲击荷载演化成管爆激励波的过程、岩土性能与波动状态的内在联系,以及波动条件下结构动力响应与损伤等。课题研究综合应用整体热力学有效性理论、不连续介质力学、爆炸及断裂力学等,采用基于Fluent、Abaqus等平台的数值仿真计算技术,以及模型试验、小尺寸缩比和全尺寸原型试验相结合的全方位实验手段。成果将揭示管道爆炸破坏效应的形成机理和传播规律,对管道安全技术及管线附近结构物抗震设计具有理论指导意义和工程应用价值。

结项摘要

管道输送是天然气、石油等国家战略能源转运的重要方式之一。我国现有天然气管道总里程已达8.5万公里。但近年来由于管道意外爆炸导致环境和结构物破坏事故频发,造成重大影响和损失,因此,研究管道爆炸安全关键科学问题十分迫切。本课题围绕“气体-管道-岩土”多介质相互作用力学行为和“波动-介质-结构”多体扰动耦合机制两个科学问题开展研究。综合应用整体热力学有效性理论、不连续介质力学、爆炸及断裂力学等,采用基于LS-dyna等平台的数值仿真计算技术,以及模型试验、小尺寸缩比和全尺寸原型试验相结合的全方位实验手段。通过研究对高压气体管体爆裂能量转换过程进行了深入分析,得到了管爆激励波作用的演化机制。对管道爆炸试验方法及试验实施工艺进行了探索和整理,攻克了一系列高压气体管道爆炸试验技术难题。通过实验数据分析,得到了高压气体管道爆炸振动能量的衰减规律及空间分布规律。结合MP算法与WVD分布,提高了振动时频分析算法的分辨率以及算法效率,得到了高压气体管道爆炸信号不同频率带上的相对能量分布和振动强度的时间变化规律。建立了爆破振动作用下管道动态响应数值计算模型,分析了不同裂纹位置对振动效应的影响规律。成果对管道安全技术及管线附近结构物抗震设计具有理论指导意义和工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
X90钢级高压气体管道爆炸裂纹起裂与止裂实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程爆破
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张俊男;龙源;吴建源;程良玉;马华原
  • 通讯作者:
    马华原
Experimental and Numerical Simulation Study on the Shock and Vibration Effect of OD1422-X80 Mainline Natural Gas Pipeline Explosion
OD1422-X80主线天然气管道爆炸冲击振动效应实验与数值模拟研究
  • DOI:
    10.1155/2019/6824819
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Shock and Vibration
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Ma Huayuan;Zhong Mingshou;Li Xinghua;Xie Quanmin;Zhou You;Yin Qin
  • 通讯作者:
    Yin Qin
Full-Scale Experiments to Study Shock Waves Generated by the Rupture of a High-Pressure Pipeline
研究高压管道破裂产生的冲击波的全尺寸实验
  • DOI:
    10.1002/prs.11859
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Process Safety Progress
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Wu JianYuan;Long Yuan;Ji Chong;Xu QuanJun;Mao YiMing;Song KeJian
  • 通讯作者:
    Song KeJian
Study on Vibration Characteristics of Natural Gas Pipeline Explosion Based on Improved MP-WVD Algorithm
基于改进MP-WVD算法的天然气管道爆炸振动特性研究
  • DOI:
    10.1155/2018/8969675
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Shock and Vibration
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Ma Huayuan;Long Yuan;Li Xinghua;Zhong Mingshou;Wu Jianyuan;Zhou You
  • 通讯作者:
    Zhou You
浅埋高压输气管道爆炸地面振动的原型试验与数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    爆炸与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马华原;龙源;谢全民;宋歌;周游;殷勤
  • 通讯作者:
    殷勤

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其他文献

基于小波包技术的爆破地震波特
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    娄建武;龙源
  • 通讯作者:
    龙源
爆破地震波作用下城市隧道结构动力响应的敏感性分析
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    爆炸与冲击
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    龙源
充液及内空圆柱壳在爆炸荷载下动力屈曲特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    纪冲;龙源;刘影;谢兴博;高福银
  • 通讯作者:
    高福银
电厂钢筋混凝土基础快速爆破拆除
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程爆破
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈顺禄;徐全军;龙源;周辉
  • 通讯作者:
    周辉
碳酸盐岩表层结构对地震波能量的影响
  • DOI:
    10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2018.03.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    石油地球物理勘探
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟明寿;谢全民;常鉴;刘少光;龙源;刘影
  • 通讯作者:
    刘影

其他文献

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龙源的其他基金

爆破地震波作用下城市隧道结构响应机理及抗震对策研究
  • 批准号:
    51178460
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    2011
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  • 批准号:
    19872075
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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