浮筒单点系统缓波式柔性立管性能研究

发布时间：2017-10-21 14:16

  本文关键词：浮筒单点系统缓波式柔性立管性能研究

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【摘要】：浮筒式单点系统具有结构简单,方向性好、成本低等特点,其可用于边际油田的开发、油田早期开采及海上输油或卸油终端。立管作为该系统中传输介质的重要组成部分,将决定着该系统能否正常运行。本文将非粘结性柔性立管应用到浮筒式单点系统中去,建立了耦合分析模型,对柔性立管的力学性能、缓波式布局、参数敏感性进行了研究,分析了浮体运动对立管响应的影响,并对立管进行了强度校核和疲劳分析。本文首先利用ABAQUS软件对柔性立管进行了基本性能研究,得出了立管的轴向刚度和弯曲刚度曲线;与此同时利用SESAM软件建立了浮筒和油轮的水动力模型,得到了两者的RAO、二阶平均漂移力、附加质量、附加阻尼等水动力数据；之后,根据悬链线基本理论对缓波式立管进行布置,并在Orcaflex软件中建立了浮筒式单点的耦合分析模型。依托该模型进行了各项研究,结果显示：柔性立管承受轴力的构件主要是两层抗拉层;缓波式立管的悬挂角、浮块参数、流体参数等会对立管的有效张力和曲率产生影响；正常工作时,压载要比满载更危险,并且浮筒的横荡运动,垂荡运动,横摇运动以及油轮的纵荡和二阶运动对立管的张力和曲率影响较大；极端荷载下立管的张力、曲率和应力都满足规范要求,最大张力发生在远位点,最大曲率发生在近位点；该系统中柔性立管疲劳寿命主要由内层抗拉层决定,最大疲劳损伤大约出现在限弯接头与立管连接点附近,对于该点的疲劳损伤张力影响因素大于曲率影响因素。
【关键词】：浮筒式单点 缓波式 柔性立管 耦合分析
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P756.2
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 单点系泊系统简介11-13
• 1.2 柔性软管概述13-17
• 1.3 浮筒式单点及其立管研究进展17-23
• 1.3.1 浮筒式单点系统研究现状18-20
• 1.3.2 海洋柔性立管研究现状20-23
• 1.4 本文研究内容23-25
• 2 浮筒式单点及其立管基本理论25-43
• 2.1 缓波式立管基本理论25-29
• 2.2 非粘结性立管基本理论29-34
• 2.2.1 非粘结性立管的迟滞效应29-31
• 2.2.2 Orcina迟滞模型31-34
• 2.3 浮简单点系统分析理论34-40
• 2.3.1 海洋环境荷载34-38
• 2.3.2 CALM系统运动分析38-40
• 2.4 疲劳分析基本理论40-42
• 2.4.1 S-N曲线40-41
• 2.4.2 平均应力修正模型41-42
• 2.5 本章小结42-43
• 3 缓波式柔性立管设计分析43-63
• 3.1 CALM系统基本参数43-49
• 3.1.1 浮筒及油轮参数43-44
• 3.1.2 柔性立管基本参数44-47
• 3.1.3 环境参数47-49
• 3.2 柔性管基本特性研究49-55
• 3.2.1 有限元模型建立49-51
• 3.2.2 分析结果51-55
• 3.3 CALM系统耦合模型建立55-62
• 3.3.1 浮筒及船体水动力分析55-57
• 3.3.2 缓波式立管基本布置57-62
• 3.4 本章小结62-63
• 4 CALM系统立管参数敏感性分析63-75
• 4.1 顶部悬挂角的敏感性分析63-64
• 4.2 浮块参数的敏感性分析64-67
• 4.2.1 浮块直径敏感性分析64-66
• 4.2.2 浮块位置敏感性分析66-67
• 4.3 输送流体参数的敏感性分析67-72
• 4.3.1 立管内压的敏感性分析67-70
• 4.3.2 流体密度的敏感性分析70-72
• 4.3.3 流体速度的敏感性分析72
• 4.4 环境参数的敏感性分析72-74
• 4.4.1 水动力系数的敏感性分析72-73
• 4.4.2 土壤剪切强度的敏感性分析73-74
• 4.5 本章小结74-75
• 5 动态分析及疲劳分析75-99
• 5.1 柔性管的动态分析75-84
• 5.1.1 极端条件下动态分析75-80
• 5.1.2 工作条件下动态分析80-83
• 5.1.3 环境方向的影响83-84
• 5.2 浮体运动的影响84-87
• 5.2.1 浮筒运动的影响84-85
• 5.2.2 油轮运动的影响85-87
• 5.3 柔性管的疲劳分析87-96
• 5.3.1 ABAQUS局部分析87-90
• 5.3.2 平均应力修正90-91
• 5.3.3 疲劳分析结果91-96
• 5.4 本章小结96-99
• 6 总结与展望99-102
• 6.1 总结99-101
• 6.2 研究展望101-102
• 参考文献102-105
• 致谢105-106
• 个人简历106
• 在学期间发表的学术论文与研究成果106

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本文编号：1073796