海洋深水立管涡激振动试验装置监测系统研究

发布时间：2017-12-28 18:12

本文关键词：海洋深水立管涡激振动试验装置监测系统研究　出处：《北京工业大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：海洋环境中，，流体通过立管，在其背流面产生的交替泻涡引发了涡激振动。涡激振动是流体固体耦合作用的结果，也是流体力学和结构力学的融合；但是耦合的作用力会降低立管寿命，立管一旦发生疲劳破坏，造成的原油泄漏不仅会使工程蒙受损失，还将引发严重的环境污染和二次灾害，因此深海立管的涡激振动在立管设计中是一个需要考虑的重要因素。本文分析了海洋深水立管涡激振动物理模型，通过实验平台的设计和检测系统软件的分析了解不同外流速下立管涡激振动响应特性和其他的影响因素，分析其模态参数。同时为加强实验的有效性，比对了多所的大学涡激振动实验数据，并逐步完成了海洋立管涡激振动实验研究。首先结合水槽立管涡激振动实验的相关外界参数影响，对立管涡激振动理论进行了详细分析，特别是外流速、顶部张力与振动的相关性。随后，参考海洋立管涡激振动的相关研究学校和科研机构，对比其实验设备的优缺点，确定涡激振动的实验方案。之后完成了实验室涡激振动硬件平台和数据采集系统的设计。通过立管顶部张力和立管支架速度的调节，实现了模拟海洋工况下的涡激振动；设计的涡激振动采集系统获取了实时同步数据，为涡激振动理论研究和探索抑制方法奠定了基础。最后开展了立管模型涡激振动实验，设计了不同因素下的实验方案，阐述了实验数据的分析方法。在布置少量的传感器的情况下获得的相当可靠地实验数据，分析了海洋立管的涡激振动的动态特性,包括自振频率、振动频谱以及位移变换和模态，初步探讨了涡激振动的一般规律。本文借鉴国内外大学和科研机构在海洋立管涡激振动的硬件结构，建立了相应的立管模型和采集系统，通过大量的实验数据分析和比较验证了试验装置和采集系统设计的正确性。根据实验结果和设计成果初步探究了海洋立管涡激振动的动力学特性，为后续振动抑制实验和疲劳分析奠定了基础。
[Abstract]:In the marine environment, the flow of fluid through the riser leads to the vortex induced vibration in the backflow surface of the fluid. Vortex induced vibration is the result of fluid solid coupling, fusion is fluid mechanics and structural mechanics; but the coupling force will reduce the life of riser, once the riser fatigue damage caused by the leakage of crude oil will not only make the project suffered losses, will also cause serious environmental pollution and two disasters, so the Deepwater riser the vortex induced vibration in pipe riser design is an important factor to consider.
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P756.2

【参考文献】