深海气液混输立管涡激振动及疲劳损伤分析
[Abstract]:Deep-sea gas-liquid mixed riser is in a complex deep-sea environment, subjected to waves, currents and other environmental loads and the top of the pipe tensioning, gravity and buoyancy loads, the mechanical properties of the analysis is more complex. As the current passes through the riser (slender structure), a whirlpool occurs on both sides. When the vortex release frequency is close to the natural frequency of the riser itself, the riser will have coupling resonance and its vibration amplitude will increase sharply. In the long run, the riser will have fatigue damage, endangering the production safety of oil platform. In this paper, the linear wave theory, Stokes wave theory and Morison equation are introduced. The wave force per unit height of riser can be obtained by calculating Morison equation with appropriate wave theory and hydrodynamic coefficient. After the load of riser is obtained, the response characteristics of riser can be analyzed by solving the motion control equation of riser by direct integration method. The modal responses of risers under different boundary conditions are analyzed by using ABAQUS finite element analysis software. On this basis, the influence of environmental variables and physical parameters of riser on the natural frequency of riser is analyzed. The frequency difference between dry mode and wet mode of riser is larger when the order is lower, but with the increase of the number of modes, the difference becomes smaller and smaller. The natural frequency of riser decreases with the increase of riser length, wall thickness and outer diameter, and increases with the increase of top tension. On the basis of the third kind of boundary conditions, the phenomenon of "detuning" and "locking" of risers is studied by changing the current velocity. Based on the analysis of ABAQUS, the flow around a cylinder of riser is studied by FLUENT. The vibration characteristics of riser in bare tube and with spiral side plate are compared. The results show that the critical velocity of riser increases after the installation of spiral side plate, which to some extent inhibits the vortex-induced vibration of riser. Finally, according to the stress time history curve obtained from ABAQUS dynamic analysis, the safety of riser is judged. The fatigue life of riser can be calculated by rain flow counting method and different S-N curves. It is found that the section at the top of riser is the most dangerous section. Using different S-N curves to calculate fatigue damage, the class D curve of DNV code is the strictest.
【学位授予单位】:中国计量大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P756.2
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈云水;王德禹;;深水立管的若干结构力学研究进展[J];中国海洋平台;2007年05期
2 王法利;董晓林;邢春雷;左达晟;朱丙波;肖吉哲;;考虑内流的海洋立管动力特性和动力响应的实验研究[J];海洋湖沼通报;2007年S1期
3 高云;宗智;周力;吴宗铎;曹静;;钢悬链式立管的浪致疲劳[J];大连海事大学学报;2010年02期
4 康庄;贾鲁生;孙丽萍;冯玮;;深水塔式立管顶部浮力筒设计分析方法[J];中国造船;2011年04期
5 王波;何宁;陈国龙;;深水油气田开发中的混合立管[J];中国海洋平台;2013年01期
6 魏文;自由操纵立管在波浪中的动力响应研究[J];水动力学研究与进展;1985年01期
7 甘锡林,赵成溥;引水立管强度研究[J];海洋工程;1992年01期
8 高云;周力;宗智;曹静;;平台涡激运动造成的立管疲劳损伤研究[J];中国海洋平台;2009年05期
9 郭海燕;张文冬;李效民;;关于海洋立管设计标准中内流作用的分析与探讨[J];海洋工程;2010年02期
10 陈昌松;薛鸿祥;唐文勇;胡志强;;灾害性海洋环境下深水立管结构可靠性研究[J];上海交通大学学报;2011年04期
相关会议论文 前10条
1 孙丽萍;齐博;;塔式立管拖航分析研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
2 胡知辉;段梦兰;曹静;陈景皓;段庆全;;深水立管监测技术研究进展[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
3 孙丽萍;聂武;;海洋立管的静稳定分析[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1994年
4 李丽娜;段梦兰;陈邦敏;;新型深水立管安装机具设计及试验研究[A];2013年中国海洋工程技术年会论文集[C];2013年
5 陈晓贤;刘亮;范会渠;许亮斌;徐阳;贾旭;;深水悬链线立管涡激疲劳损伤预报[A];2010年度海洋工程学术会议论文集[C];2010年
6 周媛;陈先;梁忠旭;吴则华;;浮筒材料在深水技术开发海洋立管中的应用(英文)[A];第十届中国科协年会论文集(四)[C];2008年
7 孟庆飞;黄维平;;深水钢悬链线立管S形铺设局部分析方法[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
8 白兴兰;黄维平;;深水钢悬链线立管非线性有限元静力分析[A];第七届长三角地区船舶工业发展论坛论文集[C];2011年
9 李伟;段梦兰;曹静;沙勇;李光銮;;深水钢悬链线立管触地区振动响应动力特性[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
10 魏东泽;黄维平;;深水刚性立管与弹性立管涡激振动分析[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
相关博士学位论文 前10条
1 戴伟;基于响应面方法的立管结构可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 张日曦;深水钢质立管弯曲抑制装置的关键技术研究[D];大连理工大学;2013年
3 高云;钢悬链式立管疲劳损伤分析[D];大连理工大学;2011年
4 李朋;深水海洋输流立管涡激振动及干涉试验研究[D];中国海洋大学;2012年
5 刘娟;考虑刚体摆动的钢悬链式立管出平面运动分析方法研究[D];中国海洋大学;2013年
6 王盛炜;海洋自由立管重入井的运动策略优化研究[D];上海交通大学;2014年
7 张杰;深海立管参激—涡激联合振动与疲劳特性研究[D];天津大学;2014年
8 吴学敏;考虑大变形的深水立管涡激振动非线性分析方法研究[D];中国海洋大学;2013年
9 林琳;绕圆柱湍流场发展及立管涡激振动的研究[D];大连理工大学;2013年
10 邓瑞;海洋立管系统的应力磁测技术研究[D];中国海洋大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 余承龙;内波场中海洋立管动力响应研究[D];中国石油大学(华东);2014年
2 徐兴振;基于裂纹损伤的新型复合立管剩余强度研究[D];江苏科技大学;2016年
3 姚锐;钢悬链线立管触地区管土作用研究[D];浙江海洋学院;2015年
4 林先炜;钢悬链线立管动力响应的参数分析与管段重量优化研究[D];天津大学;2014年
5 丁鹏龙;钢悬链线立管触地点疲劳不确定性分析[D];天津大学;2014年
6 陈阳波;深海气液混输立管涡激振动及疲劳损伤分析[D];中国计量大学;2016年
7 董永强;深海钢悬链线立管的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 陈鹏;集束立管塔的设计和动态分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 黄鸿;基于顶张紧式立管干涉分析的多目标优化设计[D];大连理工大学;2010年
10 陈云水;深水立管碰撞的有限元分析[D];上海交通大学;2008年
,本文编号:2322920
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/2322920.html