考虑管土作用海底管线涡激振动数值分析

发布时间：2021-08-26 21:58

　　随着海洋工程建设发展的强劲势头,海洋管线的用量也大幅度上升。管跨的涡激振动是决定海底管线的使用寿命、引发管跨疲劳失效的主要原因,也是对管跨进行可靠性设计、可靠性评估工作所要面对和解决的主要问题。在近岸和离岸工程中的海底管线基本都需要土的支撑和保护,用非线性边界模拟土壤对管线的作用则更贴切实际情况,能够更加准确的分析海底管线悬跨段在水流作用下的涡激振动响应,从而使管线应力分布,管线的振动响应分析更加可靠合理,为海底管线疲劳破坏机理以及使用寿命分析提供更为可靠的科学依据。本文对考虑土壤边界条件的海底管线涡激振动进行数值模拟。将VIVANA模型与梁单元结合建立海底管线悬跨段涡激振动（VIV）数值模型,模型中采用三种弹簧模拟管土作用,弹簧分别同不同的P-δ曲线表征。在频域内对线性边界条件下的VIV进行计算,对在计算海底管线涡激振动响应时是否需要考虑管土作用进行了探讨,并且对简支边界和管土边界条件下引发海底管线VIV的流速条件进行了研究。利用频域计算结果在时域中对非线性边界条件下的海底管线涡激振动进行求解,分析了在考虑土壤边界条件下海底管线涡激振动动力响应特征、弯曲应力分布,并且对不同流速以及土... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

阿尔及利亚一意大利海底管线悬跨段Fig.1.1Algeria一ItalyfreesPanPIPeline

合对动力平衡方程求解，通过李小超(2011)124]相关实验对本章程序进行验证。2.1动力平衡方程本文结构模型由两部分组成:管线和海床土壤，其海底管线悬跨段示意图如图2.1所示，本文将其简化为如图2.2所示计算模型，管线初始轴向方向为x轴方向，管线振动方向为y轴方向即水深方向，来流方向垂直于x轴和y轴所在平面;L为管线计算总长，管线左右俩端与土壤接触部分长度分别为Lsl和LsZ，中间部分为悬空段;T为管线轴向荷载，在计算过程中保持恒定。图2.1海底管线悬跨段示意图 Fig.2.1SketchoffreesPanPIPelinewith5011aetion沂一今卜X皇皇皇皇皇皇皇皇LS己图2.2简化模型 Fig.2.2SimPlifiedmodelofasPanningPIPeline

2.1动力平衡方程本文结构模型由两部分组成:管线和海床土壤，其海底管线悬跨段示意图如图2.1所示，本文将其简化为如图2.2所示计算模型，管线初始轴向方向为x轴方向，管线振动方向为y轴方向即水深方向，来流方向垂直于x轴和y轴所在平面;L为管线计算总长，管线左右俩端与土壤接触部分长度分别为Lsl和LsZ，中间部分为悬空段;T为管线轴向荷载，在计算过程中保持恒定。图2.1海底管线悬跨段示意图 Fig.2.1SketchoffreesPanPIPelinewith5011aetion沂一今卜X皇皇皇皇皇皇皇皇LS己图2.2简化模型 Fig.2.2SimPlifiedmodelofasPanningPIPeline

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频率响应法海底悬跨管涡激振动分析[J]. 李小超,王永学.  海洋工程. 2009(04)
[2]单向水流作用下近壁管道横向涡激振动实验研究[J]. 杨兵,高福平,吴应湘.  中国海上油气. 2006(01)
[3]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)
[4]水下管道涡激振动的实验研究[J]. 孟昭瑛,杨树耕,王仲捷.  水利学报. 1994(07)

博士论文
[1]海底管线悬跨段涡激振动响应的实验研究与数值预报[D]. 李小超.大连理工大学 2011
[2]柔性管涡激振动的模型实验及数值模拟研究[D]. 陈正寿.中国海洋大学 2009



本文编号：3365045