管道氣體泄漏的聲源與聲發(fā)射信號特性研究.pdf

1、管道運(yùn)輸由于具有成本低、運(yùn)輸快、供給穩(wěn)定等特點(diǎn)，已成為石油、天然氣、生活用水、工業(yè)廢物、工業(yè)原燃料等物質(zhì)的基本運(yùn)輸工具，并與鐵路、公路、航空、水運(yùn)并列為五大基本運(yùn)輸方式之一，在人類生產(chǎn)、生活中起了非常重要的作用。管道在使用過程中由于腐蝕、磨損、人為破壞等原因會造成管道內(nèi)流體的泄漏，給管道運(yùn)輸帶來安全危害。當(dāng)輸送介質(zhì)為易燃、易爆或有毒、有害物質(zhì)時(shí)，發(fā)生泄漏會造成巨大的損失和環(huán)境污染，因此，管道泄漏的早期檢測越來越受到工程界的關(guān)注。

2、 本文對管道氣體泄漏處聲源產(chǎn)生機(jī)理、泄漏處的聲學(xué)特性、彈性波在管道中的傳播特性、彈性波在波導(dǎo)桿中的傳播特性、基于波導(dǎo)桿輔助檢測管道氣體泄漏的方法等幾個方面進(jìn)行了深入的研究，為基于聲發(fā)射方法早期檢測管道氣體泄漏打下良好的基礎(chǔ)。 1．連續(xù)聲源產(chǎn)生機(jī)理的仿真研究 管道氣體泄漏是一復(fù)雜的噴流過程，利用FLUENT有限元分析軟件對管道氣體泄漏噴流流場進(jìn)行數(shù)值模擬，得到管道氣體泄漏時(shí)的流場分布、噴流速度，并擬合泄漏噴流時(shí)的最大泄漏速

3、度的分布函數(shù)。在流場分析結(jié)果的基礎(chǔ)上應(yīng)用MATLAB對聲場進(jìn)行數(shù)值模擬，得出泄漏聲發(fā)射聲強(qiáng)與流場中的參數(shù)如泄漏孔徑、泄漏內(nèi)壓的關(guān)系。 2．管道氣體泄漏處聲發(fā)射特性實(shí)驗(yàn)研究 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建立承壓管道氣體泄漏聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)裝置，對氣體泄漏處的聲發(fā)射信號進(jìn)行分析研究。重點(diǎn)分析了泄漏聲發(fā)射信號的頻率范圍及幅度隨管道內(nèi)部壓力、泄漏孔徑變化的影響規(guī)律，分析結(jié)果與管道氣體泄漏的數(shù)值模擬結(jié)果相吻合。 3．管道上點(diǎn)聲源引起彈性波的傳播特

4、性研究 管道上點(diǎn)聲源引起的彈性波向周圍和沿管長方向向前傳播。通過對彈性波在管道中傳播的聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)研究，得出彈性波在管道上傳播的衰減、波速等特性。 4．連續(xù)聲源引起彈性波在管道上傳播的特性研究 通過對承壓管道氣體泄漏聲發(fā)射特性實(shí)驗(yàn)和聲發(fā)射信號分析，得到聲發(fā)射信號的幅度、能量、頻譜隨壓力、泄漏孔徑大小、傳播距離的變化規(guī)律，并擬合出聲發(fā)射信號幅度值隨傳播距離的衰減曲線。 5．用波導(dǎo)桿輔助檢測管道氣體泄漏方法研究