[發明專利]針對內置式輸油管道集膚效應電伴熱的模擬方法和裝置

有效

• 申請號: 201710978529.4
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107944075B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王健;楊民瑜;付磊;王久生;崔廣學;李文彬;任金路
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;大慶石油管理局;大慶方興油田開發有限責任公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/23;G06F113/14;G06F119/08
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 王超群

1.一種針對內置式輸油管道集膚效應電伴熱的模擬方法，其特征在于，包括：

建立輸油管道的模型，所述輸油管道中充滿流動的原油介質，伴熱電纜位于所述輸油管道中心軸線上或者所述伴熱電纜的局部與所述輸油管道的管壁接觸；

建立所述輸油管道的模型的任一終端的所述伴熱電纜與所述輸油管道的管道壁接線聯結件模型，建立輸油管道的模型的進線端零線的接線端子模型；

采用固定周期的基波離散成譜沖擊函數對所述伴熱電纜的輸入火線電壓的進行模擬；所述輸油管道的模型與數據接口模型建立連接；

利用所述數據接口模型，對所述輸油管道、所述原油介質和所述伴熱電纜的電流密度和熱流分布進行分析；

提高計算精度，對所述輸油管道、所述原油介質和所述伴熱電纜的截面進行截面電流密度和截面熱流分布分析；

根據所述熱流分布和所述截面熱流分布分析，利用所述電流密度、所述熱流分布，以及所述截面電流密度和所述截面熱流密度，與實驗條件環境下的熱流密度與電流密度進行校核，得出分析結論。

2.根據權利要求1所述一種針對內置式輸油管道集膚效應電伴熱的模擬方法，其特征在于：

對所述輸油管道的管道壁接線聯結件模型以及所述接線端子模型進行簡化分析，包括：進行所述輸油管道與所述伴熱電纜之間的聯結件簡化，以及所述輸入火線分別與所述伴熱電纜和所述輸油管道之間的聯結件簡化，以及刪除所述輸油管道、所述伴熱電纜以及所述輸入火線之間的連接零件；所述輸油管道與所述原油介質，以及所述伴熱電纜與所述原油介質之間接觸面進行柔性連接處理；所述輸油管道與所述伴熱電纜的端子之間接觸面進行剛性連接處理。

3.根據權利要求1所述一種針對內置式輸油管道集膚效應電伴熱的模擬方法，其特征在于：

所述提高計算精度的方法，提高網格劃分效率：利用各向同性來減少模型的網格數量，提高網格劃分效率，使徑向所述輸油管道、所述原油介質和所述伴熱電纜滿足各向同性原則，取出所述輸油管道、所述原油介質和所述伴熱電纜的任意體積單元，對所述任意體積單元進行網格劃分；設定疏密有秩的網格設定規則，對所述任意體積單元局部細化。

4.根據權利要求1所述一種針對內置式輸油管道集膚效應電伴熱的模擬方法，其特征在于：

所述伴熱電纜的熱流分布，包括：所述伴熱電纜的軸向和所述伴熱電纜的徑向溫度；利用傅里葉定律以及所述伴熱電纜集膚效應的基本運動方程，得到三維穩態溫度場的混合邊值方程，利用所述三維穩態溫度場的混合邊值方程求解所述伴熱電纜的軸向和所述伴熱電纜的徑向溫度。

5.根據權利要求3所述一種針對內置式輸油管道集膚效應電伴熱的模擬方法，其特征在于：

對所述伴熱電纜、所述輸油管道的外壁、所述伴熱電纜與所述輸油管道的外壁接觸點，以及輸入火線和所述輸油管道的接觸點進行局部細化分析。

6.一種針對內置式輸油管道集膚效應電伴熱的模擬裝置，其特征在于，所述內置式輸油管道集膚效應電伴熱的模擬裝置存儲有多條指令，所述指令適于由處理器加載并執行：

建立輸油管道的模型，所述輸油管道中充滿流動的原油介質，伴熱電纜位于所述輸油管道中心軸線上或者所述伴熱電纜的局部與所述輸油管道的管壁接觸；

建立所述輸油管道的模型的任一終端的所述伴熱電纜與所述輸油管道的管道壁接線聯結件模型；建立輸油管道的模型的進線端零線的接線端子模型；

采用固定周期的基波離散成譜沖擊函數對所述伴熱電纜的輸入火線電壓的進行模擬；所述輸油管道的模型與數據接口模型建立連接；

利用所述數據接口模型，對所述輸油管道、所述原油介質和所述伴熱電纜的電流密度和熱流分布進行分析；

提高計算精度，對所述輸油管道、所述原油介質和所述伴熱電纜的截面進行截面電流密度和截面熱流分布分析；

根據所述熱流分布和所述截面熱流分布分析，利用所述電流密度、所述熱流分布，以及所述截面電流密度和所述截面熱流密度，與實驗條件環境下的熱流密度與電流密度進行校核，得出分析結論。