[发明专利]多相内流激励下的输流管道振动响应预测方法

权利要求书

1.多相内流激励下的输流管道振动响应预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

针对多相内流激励下的输流管道，将内部流体按照气相、液相、固相三种相成分表示内流的质量、动量和动能，并通过滑移因子建立气相、液相、固相之间流动速度的联系；基于单相内流激励下的输流立管的振动方程，将单相内流按照包含气相、液相、固相三种相成分的内流确定多项内流激励下输流管道振动方程；

然后对多项内流激励下输流管道振动方程进行无量纲化，并将无量纲化的多项内流激励下输流管道振动方程在时间与空间上进行离散，再根据爱恩斯坦求和法则进行化简确定多项内流激励下输流管道振动方程的最终形式，多项内流激励下输流管道振动方程的最终形式求解，实现输流管道振动响应预测；

单相内流激励下的输流立管的振动方程写作：

其中，E为弹性模量，I截面惯性矩，EI为输流立管的弯曲刚度；w为管道横向位移，z为管道轴向坐标变量；m_i代表单位长度流体质量，t为时间；U_i为管道中内流流速；m_p代表单位长度结构质量；为顶端拉力；A为管道截面积，L为输流管道长度，ε₀是管道的初始应变；代表顶端流体压力；υ为泊松比；b_bool为边界约束，当没有边界约束时，b_bool＝0，反之b_bool＝1；g代表重力加速度；

多项内流激励下输流管道振动方程如下：

其中，c为材料耗散系数，m_p为管道的结构质量；η′为η对应空间导数的一阶导数，撇代表空间导数，撇的个数为导数的阶数；E为弹性模量，I截面惯性矩，EI为输流立管的弯曲刚度；w为管道横向位移，z为管道轴向坐标变量；m_i代表单位长度流体质量，t为时间；U_i为管道中内流流速；m_p代表单位长度结构质量；为顶端拉力；A为管道截面积，L为输流管道长度，ε₀是管道的初始应变；代表顶端流体压力；υ为泊松比；b_bool为边界约束，当没有边界约束时，b_bool＝0，反之b_bool＝1；g代表重力加速度；

m_l表示为单位长度液体质量，m_s表示为单位长度固体质量，m_g表示为单位长度气体质量；U_l表示为液体速度，U_s表示为固体速度，U_g表示为气体速度；α为气液两相速度滑移因子，β为固液两相速度滑移因子。

2.根据权利要求1所述的多相内流激励下的输流管道振动响应预测方法，其特征在于，将内部流体按照气相、液相、固相三种相成分表示内流的质量m_i、动量项m_iU_i和动能项如下：

m_i＝m_l+m_s+m_g (2)

m_iU_i＝m_lU_l+m_sU_s+m_gU_g (3)

其中，m_l表示为单位长度液体质量，m_s表示为单位长度固体质量，m_g表示为单位长度气体质量；U_l表示为液体速度，U_s表示为固体速度，U_g表示为气体速度。

3.根据权利要求2所述的多相内流激励下的输流管道振动响应预测方法，其特征在于，通过滑移因子建立的气相、液相、固相之间流动速度联系如下：

U_g＝αU_l,U_s＝βU_l (5)

其中，α为气液两相速度滑移因子，β为固液两相速度滑移因子。