输气管道泄漏声源特性及其变化规律
本文选题:输气管道 + 泄漏 ; 参考:《天然气工业》2016年08期
【摘要】:泄漏声源基本特征及变化规律是声波传播研究的基础,对泄漏信号预处理、特征准确提取及泄漏识别算法改进具有重要意义。为此,以输气管道泄漏喷注产生的声源为研究对象,基于气动声学理论推导泄漏喷注流场中的声源项构成,建立了泄漏声源区域三维仿真模型,基于M?hring声类比提取高马赫数和高雷诺数流场中的等效声源,采用气动噪声混合数值模型进行仿真。分析过程中提取了不同条件下(压力及泄漏孔径)泄漏声源的质点最大速率和平均速率、声压级及声功率级等基本特征参数,并利用管道泄漏模拟测试平台进行验证,明确了泄漏声源基本特征及其变化规律。研究结果表明:(1)泄漏喷注噪声主要是由气体高速喷射湍流和气固耦合引起的,声源以四极子和偶极子为主;(2)针对管道运行压力和泄漏孔径,得出了泄漏声源基本特征参数的变化规律;(3)泄漏产生的能量集中于低频部分,各频段(小于等于200 Hz)能量分布分析结果表明0~20 Hz能量比大于等于0.81,无泄漏及正常输送条件下能量分布趋于平均,可作为泄漏识别的特征指标。
[Abstract]:The basic characteristics and variation rules of leakage sound source are the basis of acoustic wave propagation research. It is of great significance for the preprocessing of leakage signal, accurate feature extraction and the improvement of leak identification algorithm. Therefore, taking the sound source produced by leakage injection in gas transmission pipeline as the research object, based on the aerodynamic acoustics theory, the sound source term in the leakage jet flow field is derived, and the three-dimensional simulation model of the leakage sound source region is established. The equivalent sound source in the flow field of high Mach number and high Reynolds number is extracted based on MHring sound analogy. The mixed numerical model of aerodynamic noise is used for simulation. In the process of analysis, the basic characteristic parameters, such as the maximum and average particle velocity, sound pressure level and sound power level of the leakage sound source under different conditions (pressure and leak aperture) are extracted and verified by the pipeline leakage simulation test platform. The basic characteristics of leakage sound source and its variation law are clarified. The results show that the leakage injection noise is mainly caused by high velocity gas jet turbulence and gas-solid coupling, and the sound source is mainly quadrupole and dipole. The variation rule of the basic characteristic parameters of the leakage sound source is obtained. The energy produced by the leakage is concentrated in the low frequency part. The analysis results of energy distribution in each frequency band (less than 200 Hz) show that the energy ratio of 0 ~ 20 Hz is greater than or equal to 0.81, and the energy distribution tends to average under the condition of no leakage and normal transportation, which can be used as the characteristic index of leakage identification.
【作者单位】: 中国石油大学(北京);
【基金】:国家自然科学基金青年科学基金项目“基于虚拟传感与故障机理的油气设备安全预测理论及模型研究”(编号:51504274) 中国石油大学(北京)基金项目“多源信息融合燃气管道泄漏识别方法研究”(编号:KYJJ2012-04-25)
【分类号】:TE973.6
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,本文编号:2004073
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