CAJ | 학술논문

为解决冻土区输油管道周围土壤的温度计算问题,根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出了二维温度场的有限元计算公式.以东北多年冻土区中俄原油管道工程为背景,根据该工程区的冻土条件和气候条件,应用该方法对温热型输油管道土壤温度场进行了计算预报与对比分析.结果表明:对于输送油温为15 ℃、直径为0.914 m以及管顶埋深为2.0 m的管道,在没有铺设保温材料情况下,管顶之上的土壤在管道运行的第1年就达到热平衡状态,同时土壤融化速率在第1年达到最大,随后4a时间里迅速减小,第5年后融化速率变化趋于稳定;管道运行一段时间后,管道周围的融化圈随冷暖季节的变化呈交替式的扩展;在管道运行30 a后,融深＞10 m,即管底下的融化层厚＞7 m,而在铺设5～8 cm的聚氨酯保温材料后,融深控制在3.08～3.88 m,即管底下融化层厚为0.2～1.0 m.因此,合理使用保温方法能有效防止冻土区管道冻害的发生,同时达到保护冻土环境的目的.
위해결동토구수유관도주위토양적온도계산문제,근거고필상변순태온도장적공제미분방정,응용Galerkin법추도출료이유온도장적유한원계산공식.이동북다년동토구중아원유관도공정위배경,근거해공정구적동토조건화기후조건,응용해방법대온열형수유관도토양온도장진행료계산예보여대비분석.결과표명:대우수송유온위15 ℃、직경위0.914 m이급관정매심위2.0 m적관도,재몰유포설보온재료정황하,관정지상적토양재관도운행적제1년취체도열평형상태,동시토양융화속솔재제1년체도최대,수후4a시간리신속감소,제5년후융화속솔변화추우은정;관도운행일단시간후,관도주위적융화권수랭난계절적변화정교체식적확전;재관도운행30 a후,융심＞10 m,즉관저하적융화층후＞7 m,이재포설5～8 cm적취안지보온재료후,융심공제재3.08～3.88 m,즉관저하융화층후위0.2～1.0 m.인차,합리사용보온방법능유효방지동토구관도동해적발생,동시체도보호동토배경적목적.