﻿ 舰船蒸汽管路的柔性设计分析
 舰船科学技术  2021, Vol. 43 Issue (3): 67-70    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2021.03.014 PDF

Flexibility design analysis on ship steam pipe
DONG Ren-yi, WU Chong-jian, LI Zhi-yin
China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China
Abstract: Flexibility design is used to ship steam pipe to avoid stress destroy due to complexity force load. In this paper, a typical ship steam pipe model is built in accordance with the method and principal of flexibility design, and combined displacement, force and moment of pipe nodes are simulated under the condition of rigid and flexibility design respectively. The analytical result shows that flexibility design reduces the maximum peak of the force under the rigid design for pipe nodes while the force trend does not change, and combined force around the support nodes is still bigger than the middle position. Flexibility design provides more displacement compensation for steam pipe to decrease combined moment of pipe nodes, especially support nodes. The analytical result can provide a certain reference for the layout and fixation of ship steam pipe.
Key words: steam pipe     flexibility design     displacement compensation
0 引　言

1 蒸汽管路仿真模型 1.1 管路柔性设计方法和原则

1）在管路布置条件允许的情况下，应首先考虑采取改变管路走向和选用弹簧支吊架的方法来増加管路柔性。一般情况下，管路两固定点位置一定时，增加管系的长度可以增加管路的柔性；实际布置的管路在某一方向上过于刚硬时，増加与其垂直方向的管段长度可大大减小管路的刚度。弹簧支吊架的选用可以使管路存在的垂直位移将约束放松，増加管系的柔牲。

2）当管系管径较大，实际配管布置场地受到限制且需要位移补偿量较大时，可考虑选用波纹管膨胀节的方式増加管路柔性。但是波纹管膨胀节制造结构较为复杂，价格髙，因此低压大直径管路上常选用。特别注意的是波纹管膨胀节是管系中的薄弱部位，应该尽量避免采用。

3）进行管路柔性设计时，在保证管路具有足够柔性来吸收变形的前提下，要避免过度考虑管系柔软。

1.2 管路分析方法

 $K \cdot U = R\text{。}$

2 蒸汽管路仿真模型

 图 1 典型蒸汽管路的俯视图 Fig. 1 Top view of typical steam pipe

 图 2 典型蒸汽管路空间模型 Fig. 2 Typical space model of steam pipe

3 蒸汽管路的应力分析

 图 3 刚性设计时的应力比率分布 Fig. 3 Stress ratio under rigid design

 图 4 柔性设计时的的应力比率分布 Fig. 4 Stress ratio under flexibility design

 图 5 不同设计状态下的管点位移对比图 Fig. 5 Combined displacement under rigid and flexibility design

 图 6 不同设计状态下的管点合力对比图 Fig. 6 Combined force under rigid and flexibility design

 图 7 不同设计状态下合力矩对比图 Fig. 7 Combined under rigid and flexibility design
4 结　语

 [1] 董仁义, 吴崇建. 流体瞬变对舰船管系激振分析[J]. 舰船科学技术, 2014, 36(7): 14-19. DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2014.07.003 [2] 刘婷, 张京伟. 基于AutoPIPE的舰船管网系统静动态特性分析[J]. 中国水运, 2013, 13(11): 107-109. [3] 董仁义, 吴崇建. 流体瞬变对输流曲管位移影响研究[J]. 振动与噪声控制, 2008, 6: 57-62. [4] 江山, 张京伟, 等. 基于FLUENT的90°圆形弯管内部流场分析[J]. 中国舰船研究, 2008, 3(1): 37-41. DOI:10.3969/j.issn.1673-3185.2008.01.009 [5] 董仁义, 吴崇建, 张京伟, 等. 基于Modelica/MWorks的舰船液压操舵系统建模与仿真研究[J]. 舰船科学技术, 2011, 33(11): 76-80. DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2011.11.017 [6] 董仁义, 吴崇建, 等. 蓄能器在舰船液压操舵系统中抗冲击作用仿真[J]. 噪声与振动控制, 2012, 6: 40-43, 57. [7] 蔡标华, 方超, 等. 流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟[J]. 舰船科学技术, 2020, 4(42): 118-122. [8] 薛梅新, 杨鹏举, 赵翠娜. 基于LS-DYNA 的主蒸汽管道防甩设计影响因素分析[J]. 中国舰船研究, 2018, 13(2): 123-128. DOI:10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.017