内波、海流与波浪中深海立管动力特性研究

发布时间：2020-09-21 20:57

　　随着海洋石油开采水深的增加,深海立管所处海洋环境愈加恶劣,海流经过时,因立管的存在会出现涡激振动现象,引发立管疲劳损伤。当同时又遭遇内孤立波或波浪作用时,立管响应会产生突发性增大现象,严重影响其使用寿命。本文首先回顾和总结了国内外相关研究现状。在此基础上,对内孤立波、水面波和海流与深海输液立管的相互作用问题开展了以下几方面的工作: (1)根据两层流体中内孤立波mKdV理论、线性波浪理论和涡激载荷理论,采用改进的运动柱体的Morison公式,给出了立管顺流向和横向载荷的计算方法。 (2)采用考虑内流的的弹性杆动力学方程,结合立管载荷计算模型,建立了输液立管顺流向和横向耦合的动力响应模型,给出了基于Galerkin方法数值求解方法。 (3)利用上述模型研究了悬臂式输液立管在海流与波浪共同作用下的动力响应问题,获得了发生波流共振时立管的动力学特性。 (4)研究了顶张力立管在内孤立波与非均匀海流共同作用下的动力响应问题。结果表明,非均匀海流引发立管多模态共振,内孤立波导致立管截面弯矩和应力增大。研究表明,当有波浪或内孤立波经过时,立管横向涡激振动振幅显著增大,顺流向会产生突发性的大变形响应。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：P756.2

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