张力腿平台的顶张式立管碰撞数值模拟研究

发布时间：2017-09-14 06:41

  本文关键词：张力腿平台的顶张式立管碰撞数值模拟研究

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【摘要】：目前,全球油气行业正在加速向海洋进军,海洋油气资源已成为当今乃至未来各方争夺的焦点,采油平台及立管得到了迅速的发展。从已投入生产的平台来看,张力腿平台的安全性较高,张力腿平台多数为干树采油树平台,生产立管以顶张式立管为主。海洋立管连接海洋浮式平台及水下生产系统,与浅水立管相比,深水立管处于更复杂的环境中,已经成为整个深水油气开发装备的关键部位,也是整个系统中较为薄弱易损的部件之一。在浮体运动、环境载荷和内流共同作用下,紧密排列的相邻立管具有不同的运动响应,易引发立管之间的碰撞,产生较大的碰撞应力,影响立管的安全运行。本文详细阐述了国内外立管碰撞问题的研究进展,分析了立管在作业期间受到的环境载荷、功能载荷以及上部浮体的偏移等,其中遮蔽效应、波激振动、涡激振动是导致立管发生碰撞的主要诱因。运用OrcaFlex模拟了百年一遇海况下立管的整体碰撞,将立管分为多段并分别求对应的拖曳力系数,考虑了立管间距、上部浮体运动、尾流场模型、拖曳力系数等敏感性参数,得到了碰撞位置、速度、次数等信息。以整体碰撞分析为基础,提取碰撞瞬间的弯矩和速度,采用ABAQUS模拟了立管局部碰撞,从考虑水耦合和不考虑水耦合两方面对比分析了碰撞速度、内压、摩擦系数、角度对碰撞结果的影响。应采取适当措施,如合理安排立管间距,在易发生碰撞区域增加安全措施,避免立管之间的接触或碰撞。
【关键词】：顶张式立管 整体碰撞 局部碰撞 Orca Flex ABAQUS
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 课题研究背景与意义13-15
• 1.2 国内外研究进展15-18
• 1.2.1 国外研究现状15-17
• 1.2.2 国内研究现状17-18
• 1.3 本文研究内容18-19
• 1.4 本文主要创新点19-20
• 第二章 环境载荷计算及碰撞机理20-34
• 2.1 环境载荷20-24
• 2.1.1 风载荷20-21
• 2.1.2 波浪载荷21-23
• 2.1.3 流载荷23-24
• 2.2 功能载荷24
• 2.3 上部浮体运动24-25
• 2.4 诱导立管发生碰撞的水动力因素25-29
• 2.4.1 遮蔽效应25-27
• 2.4.2 波激振动27
• 2.4.3 涡激振动27-29
• 2.5 TTR碰撞守恒方程及参数求解29-33
• 2.5.1 TTR碰撞守恒方程29-30
• 2.5.2 碰撞参与质量30-31
• 2.5.3 碰撞长度31
• 2.5.4 碰撞能量31-32
• 2.5.5 等效截面换算32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 TTR整体碰撞分析34-50
• 3.1 ORCAFLEX软件简介及参数求解34-37
• 3.1.1 Orca Flex软件简介34
• 3.1.2 模型参数及水动力参数34-37
• 3.2 TLP响应幅值算子的求解37-38
• 3.3 张紧器的模拟38-41
• 3.4 TTR立管整体碰撞分析41-49
• 3.4.1 参数敏感性分析41-48
• 3.4.2 TTR整体碰撞小结48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 TTR局部碰撞分析50-73
• 4.1 ABAQUS软件简介及耦合算法介绍50-51
• 4.1.1 ABAQUS软件简介50
• 4.1.2 耦合的欧拉-拉格朗日算法50-51
• 4.2 算例分析51-56
• 4.2.1 数据传递与网格划分52-53
• 4.2.2 数值仿真结果分析53-56
• 4.3 参数敏感性分析56-71
• 4.3.1 裸管在空气中碰撞56-62
• 4.3.2 裸管在水中碰撞62-71
• 4.4 本章小结71-73
• 第五章 总结和展望73-74
• 5.1 主要工作总结73
• 5.2 进一步研究工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 在读期间发表的学术论文及研究成果79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：848490