考虑大变形的深水立管涡激振动非线性分析方法研究

发布时间：2021-01-02 17:21

　　深海环境复杂，这必然对深水油气开发设备的要求有了质的提高，在这些必不可少的油气开发设备中，深水立管是连接海底与海面作业平台的关键设备。在复杂的海洋环境中，造成立管疲劳破坏的主要因素是海流引起的涡激振动（VIV），如果立管发生疲劳破坏，不但会影响巨大的经济利益，还会使油气泄露，导致爆炸火灾甚至造成海洋环境的污染。所以准确地预测深水立管的涡激振动响应具有极其重要的意义。本文在总结国内外学者对深水立管涡激振动研究现状的基础上，采用立管模型试验、理论推导和数值分析相结合的方法，提出了深水立管涡激振动非线性分析模型，并对深水顶张力立管涡激振动的响应及强度进行研究。首先，基于课题组模型试验研究发现：当理论涡脱频率与管道的固有频率不一致时，作用在振荡管道上的涡激力并非简谐扰力，而是具有一定带宽的窄带随机扰力，所以管道的涡激振动响应是一个随机过程，由此考虑到立管涡激振动过程中流体与结构之间的耦合作用，将熟知的涡激力模型进行修正，并将该修正的涡激力模型应用于深水立管的涡激振动响应分析，提出考虑流固耦合的深水立管非线性涡激振动时域分析模型，编制了相应的深水立管动力响应分析程序TTRTD1.0，研究了服役于... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：150 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

我国的深水半潜式钻井平台“海洋石油981”

深海油气的开发，主要使用的浮体结构有：FPSO 浮式生产系统（如图 1-2（a））、半潜式钻井平台（如图 1-2（b））、张力腿平台（如图 1-2（c））和 Spar平台（如图 1-2（d））。（a）FPSO 浮式生产系统 （b）半潜式钻井平台

根据深水立管的结构形式，深水立管可分为：钢悬链线立管（SCR）、顶张力立管（TTR），惰性 S 立管，陡峭型 S 立管，惰性波浪立管、陡峭型波浪立管等[3]，由于这些立管长细比较大刚性小，可视为柔性立管，本文的研究对象主要是顶张力立管，图 1-3 给出了主要应用于张力腿平台和 Spar 平台的顶张力立管。图1-4 给出了比较常用的顶张力立管和钢悬链线立管的结构图。

【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑流固耦合的大柔性圆柱体涡激振动非线性时域模型[J]. 黄维平,刘娟,唐世振.  振动与冲击. 2012(09)
[2]大柔性圆柱体两自由度涡激振动试验研究[J]. 黄维平,曹静,张恩勇,唐世振.  力学学报. 2011(02)
[3]均匀来流中大长径比深海立管涡激振动特性[J]. 蔡杰,尤云祥,李巍,时忠民,曲衍.  水动力学研究与进展A辑. 2010(01)
[4]参数激励下深海立管动力特性研究[J]. 杨和振,李华军.  振动与冲击. 2009(09)
[5]海底管道悬跨段流致振动实验研究及涡激力模型修正[J]. 黄维平,王爱群,李华军.  工程力学. 2007(12)
[6]细长海洋立管涡激振动预报模型(英文)[J]. 潘志远,崔维成,缪泉明.  船舶力学. 2006(03)
[7]阶梯状来流中立管的涡激振动响应预报[J]. 潘志远,崔维成,刘应中.  上海交通大学学报. 2006(06)
[8]海洋输液立管涡激振动响应及其疲劳寿命研究[J]. 郭海燕,傅强,娄敏.  工程力学. 2005(04)
[9]海底悬跨管道动力响应的试验研究和数值模拟[J]. 李昕,刘亚坤,周晶,马恒春.  工程力学. 2003(02)
[10]海底管线管跨段涡激振动响应的实验研究[J]. 余建星,罗延生,方华灿.  地震工程与工程振动. 2001(04)

博士论文
[1]考虑顺流向振动的深水顶张力立管涡激振动分析[D]. 唐世振.中国海洋大学 2010



本文编号：2953328