[发明专利]一种工业管道振动及堵塞问题的数值模拟方法及系统

说明书

本发明属于工业管道设计技术领域，具体提供了一种工业管道振动及堵塞问题的数值模拟方法及系统，包括：S1：获取拟研究管道的工艺设计文件及信息；S2：根据所述工艺设计文件及所述信息进行三维建模，构建问题管道的三维模型；S3：根据所述三维模型对出现振动和/或堵塞问题的局部管道进行三维流场数值模拟优化，最后获得符合管道流场优化指标的管道整体优化结构。该方案利用CFD仿真技术分析工业管道振动、堵塞问题，可充分考虑管道内气流流动对管道运行的影响，并对出现了问题或对易出现问题的工业管道进行优化设计，为更好地解决工业管道运行问题提供解决方案和解决思路。

技术领域

本发明属于工业管道设计技术领域，具体涉及一种工业管道振动及堵塞问题的数值模拟方法及系统。

背景技术

管道系统对于废气环保项目的可靠稳定运行有着十分重要的作用。输送物质的管道就是给整个系统供给养分的血管，运行良好的管道可以有效提高整个厂区的生产效率。然而在工程实际运行过程中，经常会碰到管道出现振动、堵塞、阻力偏大、偏流真空等问题，严重时甚至导致整个系统停机。

随着项目规模的不断扩大，对烟风水汽管道的设计要求逐步提高，而在工程项目运行过程中暴露出的烟风管道振动、管道堵塞等现象对整个项目的安全运行影响尤为明显，严重时导致整个系统停机，并带来巨大经济损失。

管道的加固、支吊架和内撑的布置是管道安全运行的主要依据。在工程实践中，除了管道自身条件外，管道内气流流动是影响管道运行性能的关键因素。理想的气流分布不但可以提高管道安全性能，而且可以减少管道内因低速积灰堵塞或高速气流冲击管壁，从而延长管道的使用寿命，降低事故风险。

目前解决管道系统问题的方案更偏经验，改造后实施的效果不具备可预见性，且改造效果不一定能最优，甚至可能做无用功，对时间成本和投资成本造成较大的浪费。

仿真作为一种解决工程问题的有效手段，可以贴近实际对管道系统进行虚拟研究。为了更好地解决废气环保运行管道问题，可以对其进行仿真研究，从实际情况出发，解决现实中发生的问题，不仅节约时间和投资，更能保证管道系统的稳定运行；

目前已有学者开始利用CFD仿真手段对管道进行模拟计算来分析管道振动及粉尘堵塞等问题，但许多研究多是从学术角度展开单方面讨论，不能全方面分析分析，且较少有实际工程应用验证。总体而言，目前对管道运行问题的研究还处于初级阶段，诸多研究内容还未得到深入开发。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中工业管道振动、堵塞无法预见报警的问题。

为此，本发明提供了一种工业管道振动及堵塞问题的数值模拟方法，包括：

S1：获取拟研究管道的工艺设计文件及信息；

S2：根据所述工艺设计文件及所述信息进行三维建模，构建问题管道的三维模型；

S3：根据所述三维模型对出现振动和/或堵塞问题的局部管道进行三维流场数值模拟优化，最后获得符合管道流场优化指标的管道整体优化结构。

优选地，所述信息包括管道布置中各个管口的边界条件、初始流量和压力信息、内部导流结构、管口阀门的设置参数和开度信息、出现振动或堵塞问题的管道分布段信息。

优选地，根据所述三维模型对出现振动和/或堵塞问题的局部管道进行三维流场数值模拟优化具体包括：

S31：调整管路中各个管口的阀门开度；

S32：在管道振动严重的管段内增加导流结构；

S33：调整振动和堵塞管道部分的管结构；

S34：对管道内气流分布进行数值模拟；

S35：统计各个支路管道和母管内的流体流速；