【摘要】：隔水管是海洋鉆探和生產(chǎn)中不可或缺的重要元件,其在海水中既要承受自重和頂張力,同時(shí)還要承受外部海洋環(huán)境載荷、內(nèi)部鉆柱及鉆井液等鉆井工況的耦合作用。當(dāng)海流流經(jīng)隔水管時(shí),流體會(huì)在隔水管外壁的邊界層發(fā)生分離,并在隔水管后方產(chǎn)生低壓和漩渦,而由漩渦脫落引起的隔水管周期性振動(dòng)則被稱為渦激振動(dòng)。當(dāng)漩渦脫落的頻率接近隔水管固有頻率時(shí),會(huì)發(fā)生“鎖定”現(xiàn)象,“鎖定”現(xiàn)象一旦發(fā)生,結(jié)構(gòu)的變形程度、應(yīng)力、彎矩及疲勞損傷也會(huì)大幅增加,會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成巨大影響。目前,國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者對(duì)深水鉆井隔水管渦激振動(dòng)漩渦脫落機(jī)理以及減少和預(yù)防渦激振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生等課題進(jìn)行了深入研究,并取得了一定成果。本課題在前人的研究基礎(chǔ)上,基于渦激振動(dòng)抑制裝置的抑制作用,從渦激振動(dòng)漩渦脫落機(jī)理出發(fā),針對(duì)現(xiàn)有渦激振動(dòng)抑制裝置的抑制規(guī)律進(jìn)行分析研究,基于仿生學(xué)原理,設(shè)計(jì)了一種羽翼形隔水管渦激振動(dòng)抑制裝置,并在羽翼形隔水管渦激振動(dòng)抑制模擬實(shí)驗(yàn)裝置中結(jié)合粒子圖像測(cè)速(PIV)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)研究了隔水管管柱模型及裝有抑制裝置的管柱模型的流場(chǎng)分布狀態(tài),驗(yàn)證了羽翼形隔水管渦激振動(dòng)抑制裝置具有抑制作用。實(shí)驗(yàn)研究了裝有羽翼形飄帶的抑制裝置的管柱模型與裝有普通飄帶的抑制裝置的管柱模型周圍流場(chǎng)狀態(tài),驗(yàn)證了裝有羽翼形飄帶的渦激振動(dòng)抑制裝置具有更優(yōu)的抑制效果。實(shí)驗(yàn)研究了羽翼形隔水管渦激振動(dòng)抑制裝置的主要結(jié)構(gòu)影響參數(shù)(羽翼形飄帶的長(zhǎng)度L、羽翼弧形、羽翼弧數(shù))的抑制效果。研究表明:羽翼形飄帶的長(zhǎng)度L及羽翼弧形對(duì)此渦激振動(dòng)抑制裝置的抑制效果有影響,其圓弧形羽翼抑制效果更佳;而羽翼弧數(shù)對(duì)此渦激振動(dòng)抑制裝置抑制效果的影響較小。
【圖文】：

-7-圖 1-4 技術(shù)路線圖1.5 本文特色根據(jù)仿生原理，，仿照鳥(niǎo)類羽翼，設(shè)計(jì)一種羽翼形隔水管渦激振動(dòng)抑制裝置。（1）羽翼形隔水管渦激振動(dòng)抑制裝置存在兩種轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，能夠更好的適應(yīng)來(lái)流方向。1）方形孔罩在海流沖擊下可發(fā)生輕微轉(zhuǎn)動(dòng)；

巴西海上石油鉆井平臺(tái)P-36沉沒(méi)事故
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P756.5

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本文編號(hào)：2671527