發(fā)布時間：2021-11-12 05:50

　　海洋立管是連接海上浮式平臺和海床油氣井口的主要連接件，用于石油、天然氣等的生產和輸運。立管的內部一般有高溫高壓的油、氣流過，外部承受海流、波浪、地震等作用，底部與海床土體相互作用，受力十分復雜。當海流流經立管時，在一定流速下會產生漩渦脫落，使得立管發(fā)生渦激振動，當漩渦的脫落頻率fv與立管的自振頻率fn接近時，振動幅值明顯增大，發(fā)生“鎖振”現象，從而加快立管的疲勞破壞。渦激振動是一種復雜的流固耦合振動現象，是當前國內外研究熱點。鋼懸鏈線立管是一種大長細比柔性結構，其渦激振動極為復雜。由于渦激振動的影響因素比較多，如結構自身的大變形非線性特性、底部管土的相互作用、頂部張力的變化等，加上海洋環(huán)境荷載的耦合作用，使得對于鋼懸鏈線立管的渦激振動動力響應的分析和數值模擬變得十分困難。本文采取試驗手段研究在階段流作用下鋼懸鏈線立管的渦激振動，立管模型采用較大長細比（L/D=390）且具有大變形特性的懸鏈線立管，拖地段海床土體選用粘土、細砂和混合土體，在海洋工程大型平面隨機波流耦合水池中進行渦激振動試驗，探索其渦激振動機理及其與海床土體的相互作用規(guī)律。主要研究內容如下：（1）在深水池中對懸鏈線立管模型... 

【文章來源】：中國海洋大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景、研究目的和意義
        1.1.1 選題背景
        1.1.2 研究目的和意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 數值模擬
        1.2.2 試驗研究
    1.3 本文主要研究內容和創(chuàng)新點
        1.3.1 本文主要研究內容
        1.3.2 本文主要的創(chuàng)新點
2 渦激振動相關理論
    2.1 海洋立管渦激振動的機理
    2.2 描述渦激振動的相關參數
    2.3 海洋立管渦激振動基本特征
3 渦激振動試驗方法
    3.1 試驗目的
    3.2 試驗模型設計
        3.2.1 理論基礎
        3.2.2 立管模型設計
        3.2.3 海床土體模擬
    3.3 試驗支架和支座設計
    3.4 試驗設備
        3.4.1 實驗水池
        3.4.2 電阻應變計與數據采集系統(tǒng)
        3.4.3 造流機與多普勒流速測量儀
        3.4.4 水下攝像儀
        3.4.5 起吊系統(tǒng)
4 立管振動試驗數據分析
    4.1 漸變外流作用下懸鏈線立管振動規(guī)律
        4.1.1 粘土模擬海床時立管的渦激振動分析
        4.1.2 砂土模擬海床時立管的渦激振動分析
        4.1.3 混合土體模擬海床時立管的渦激振動分析
    4.2 海床土體類型對渦激振動的影響
5 漸變外流作用下海床土體溝槽的形成
6 研究結論與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]深水鋼懸鏈線立管觸地區(qū)疲勞實驗系統(tǒng)設計[J]. 段夢蘭,胡知輝,曹靜,趙天奉,房軍.  力學與實踐. 2011(03)
[2]NUMERICAL PREDICTION OF FATIGUE DAMAGE IN STEEL CATENARY RISER DUE TO VORTEX-INDUCED VIBRATION[J]. GAO Yun State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment and Department of Naval Architecture and Faculty of Vehicle Engineering and Mechanics, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China,ZONG Zhi State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China SUN Lei Faculty of Vehicle Engineering and Mechanics, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China.  Journal of Hydrodynamics. 2011(02)
[3]鋼懸鏈線立管觸地點區(qū)域管土相互作用的有限元分析[J]. 王小東,郭海燕,高秦嶺,孟丹.  中國海洋大學學報(自然科學版). 2010(S1)
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[5]海洋立管渦激振動的研究現狀、熱點與展望[J]. 黃旭東,張海,王雪松.  海洋學研究. 2009(04)
[6]質量比對柔性立管渦激振動影響實驗研究[J]. 張建僑,宋吉寧,呂林,滕斌.  海洋工程. 2009(04)
[7]柔性立管渦激振動實驗的數據分析[J]. 張建僑,宋吉寧,呂林,滕斌.  中國海洋平臺. 2009(04)
[8]一般狀態(tài)下懸鏈線方程的應用[J]. 王丹,劉家新.  船海工程. 2007(03)
[9]階梯狀來流中立管的渦激振動響應預報[J]. 潘志遠,崔維成,劉應中.  上海交通大學學報. 2006(06)
[10]我國海洋深水油氣開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)[J]. 李清平.  中國海上油氣. 2006(02)

博士論文
[1]鋼懸鏈線輸流立管非線性振動數值模擬[D]. 孟丹.中國海洋大學 2010
[2]頂張力立管動力響應數值模擬及其疲勞壽命預測[D]. 李效民.中國海洋大學 2010
[3]海洋輸流立管渦激振動試驗研究及數值模擬[D]. 婁敏.中國海洋大學 2007

碩士論文
[1]深水柔性立管非線性靜動力分析[D]. 陳海飛.中國海洋大學 2011
[2]鋼懸鏈線立管的ANSYS非線性有限元分析[D]. 高秦嶺.中國海洋大學 2010



本文編號：3490299