[发明专利]船用燃气双壁管固有频率分析及评估方法

说明书

本申请提供一种船用燃气双壁管固有频率分析及评估方法。所述方法包括：S1：选取双壁管中涉及管道频率计算的几何参数，以及选取涉及管道频率计算的流动参数；S2：设置管道的约束条件；S3：创建双壁管的三维模型，并输入步骤S1中的几何参数和流动参数，计算出管道固有频率的仿真值；S4：判断三维模型计算出的管道固有频率的仿真值是否为船体振动频率的预定倍数；若判断结果为存在共振隐患，调整双壁管的管径或壁厚，重复步骤S3和S4；若判断结果为不存在共振隐患，进入步骤S5；S5：采用三维模型中的几何参数制造双壁管，双壁管生产安装完成后，获取双壁管固有频率的实验测量值；S6：利用实验测量值对仿真值进行修正。

技术领域

本申请涉及船用燃气双壁管应力计算技术领域，具体而言，涉及一种船用燃气双壁管固有频率分析及评估方法。

背景技术

当前90％世界贸易由船舶提供，而国际市场对船舶主机清洁排放的要求日益严格，液化天然气(LNG)作为一种清洁能源极具广阔应用前景。在以LNG作为燃料的主机燃气供气系统中，与常规输运管道不同，需采用独特的双壁管结构以确保供气系统的安全性，双壁管结构包括内管、外管、内外管弹性支架和外管支架等。

针对船舶供气系统双壁管结构的安全性，多个船厂和设计单位开展了相关研究，包括双壁管各类结构设计，双壁管焊接方法，双壁管管道应力和弹性支架的位移分析等；但上述研究主要集中于双壁管生产设计和静态(稳态)分析，对双壁管动态参数如频率分析等鲜有涉及；而双壁管振动特性对其可靠性和安全性有着十分重要的影响，共振严重时可导致管道断裂、泄漏乃至爆炸等。

考虑到双壁管动态特性的重要性，本申请人开发了采用燃气双壁管振动测量系统，监测主机启动、运行和停机过程中双壁管振动特性，以期消除运行过程中的隐患。然而，燃气双壁管振动测量系统只在双壁管生产和安装后发挥监测作用，一旦双壁管存在严重共振隐患，往往需要原管报废并更换新管，造成人工和物料的巨大浪费，因此急需一种分析评估方法能够在双壁管设计阶段给出指导。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种船用燃气双壁管固有频率分析及评估方法，其能够根据双壁管的振动特性对双壁管的管道布局和参数进行调整，为改善燃气双壁管的运行状态以及船舶安全运行提供指导。

根据本申请的实施例，提供了一种船用燃气双壁管固有频率分析及评估方法，包括：

S1：选取所述双壁管中涉及管道频率计算的几何参数，以及选取涉及管道频率计算的流动参数；

S2：设置管道的约束条件；

S3：创建所述双壁管的三维模型，并输入步骤S1中的所述几何参数和所述流动参数，计算出管道固有频率的仿真值；

S4：判断所述三维模型计算出的所述管道固有频率的仿真值是否为船体振动频率的预定倍数；若判断结果为存在共振隐患，调整所述双壁管的管径或壁厚，重复步骤S3和S4；若判断结果为不存在共振隐患，进入步骤S5；

S5：采用三维模型中的几何参数制造双壁管，双壁管生产安装完成后，获取所述双壁管固有频率的实验测量值；

S6：利用实验测量值对仿真值进行修正,并给定误差分布和置信区间。

在一种实施方式中，步骤S5中，所述双壁管固有频率的实验测量值的获取方法包括：

对所述双壁管进行单次敲击；

采用振动测量系统测量管道的振动频率；

采用快速傅里叶变换方法，将时域信息转变为频域信息；

获取双壁管实验测量的固有频率。

在一种实施方式中，在所述步骤S2中，所述管道的约束条件包括固定约束和滑动约束。