技术特征：
1.一种油气输送管道管内流体密度随机变化的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：根据管道内输送石油和天然气的相关随机参数，构建管内流体密度随机变化模型；通过气液两相流物理模型实验，获得所述相关随机参数的概率分布，并进行随机取值；根据所述管内流体密度随机变化模型以及所述相关随机参数的随机取值，耦合柔性管道结构振动与密度随机变化流体的动力控制方程；采用有限元法或有限差分法，对所述动力控制方程进行求解，求得管道结构振动的动力响应结果及结构内部应力应变的时域响应结果。2.根据权利要求1所述的一种油气输送管道管内流体密度随机变化的模拟方法，其特征在于，所述管道内输送石油和天然气的相关随机参数包括：石油和天然气在管道内部混合流动时流体总密度随机性变化的幅值、随机性变化的频率、随机性变化的流速和随机性变化的初相位。3.根据权利要求2所述的一种油气输送管道管内流体密度随机变化的模拟方法，其特征在于，所述管内流体密度随机变化模型为：征在于，所述管内流体密度随机变化模型为：式中：ρ(s,t)表示管内流体的总密度，s表示拉格朗日坐标，为当前点沿着管道到原点的距离，t表示时间；表示管内流体的平均密度；ε
j
表示第j项管内流体密度变化的幅值；exp[]表示以自然指数e为底的指数函数；i表示虚数单位；k
j
表示第j项管内流体密度变化的波速，其值与圆频率ω
j
和流速u
j
有关；ω
j
表示第j项管内流体密度变化的圆频率；θ
j
表示第j项管内流体密度变化的初相位；u
j
表示第j项管内流体密度变化的流速。4.根据权利要求3所述的一种油气输送管道管内流体密度随机变化的模拟方法，其特征在于，通过气液两相流物理模型实验，获得所述相关随机参数的概率分布，并进行随机取值；包括：通过气液两相流物理模型实验，测量统计石油和天然气在管道内部混合流动时管内流体密度随机性变化的幅值、管内流体随机性变化的频率、管内流体随机性变化的流速和随机性变化的初相位；根据测量统计的概率分布，进行随机取值。5.根据权利要求3所述的一种油气输送管道管内流体密度随机变化的模拟方法，其特征在于，耦合柔性管道结构振动与密度随机变化流体的动力控制方程；包括：
式中：m
s
表示管道结构单位长度的质量；y表示管道结构振动的横向位移；c
s
表示管道结构振动的阻尼系数；a
in
表示管道结构内部横截面的面积；t表示管道结构的轴向力；ei表示管道结构的弯曲刚度。
技术总结
本发明公开了一种油气输送管道管内流体密度随机变化的模拟方法，包括：根据管道内输送石油和天然气的相关随机参数，构建管内流体密度随机变化模型；通过气液两相流物理模型实验，获得所述相关随机参数的概率分布，并进行随机取值；根据所述管内流体密度随机变化模型以及所述相关随机参数的随机取值，耦合柔性管道结构振动与密度随机变化流体的动力控制方程；采用有限元法或有限差分法，对所述动力控制方程进行求解，求得管道结构振动的动力响应结果及结构内部应力应变的时域响应结果。该模拟方法使得管内气液两相流随机性分析结果更贴近实际情况，提高了海洋管道结构疲劳使用寿命预报的可靠性和有效性。命预报的可靠性和有效性。命预报的可靠性和有效性。
技术研发人员：谢武德 梁振林 胡中元 潘加辉
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2022/10/17