【摘要】：隨著海洋油氣資源的不斷開發(fā),各種海洋平臺(tái)工程以及開采過程中涉及的管柱結(jié)構(gòu)日益增多。尤其鉆采中使用的管線一般為細(xì)長結(jié)構(gòu),受到海流和波浪的沖擊,會(huì)導(dǎo)致發(fā)生持續(xù)的非線性流固耦合作用,可能最終導(dǎo)致海洋立管的失效和疲勞破壞。本文借助多物理場耦合平臺(tái)Workbench,采用FLuent作為流場解算器并與Ansys動(dòng)力響應(yīng)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,通過將數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)對比,驗(yàn)證了上述耦合模擬方案的可行性,并在此基礎(chǔ)上完成了不同頂張力、不同管端約束、不同內(nèi)流流速和不同密度內(nèi)流介質(zhì)以及波流聯(lián)合多種工況的立管雙向流固耦合的三維數(shù)值模擬,深化了對立管振動(dòng)特性的認(rèn)識,探討了復(fù)雜工況對立管渦激振動(dòng)特性和波流聯(lián)合作用立管動(dòng)力響應(yīng)特性的影響效果。模擬結(jié)果表明:頂張力和石油介質(zhì)的內(nèi)流對立管的振動(dòng)特性有明顯的影響,密度低的天然氣作為內(nèi)流時(shí)其表現(xiàn)出與不含內(nèi)流立管類似但仍有其獨(dú)特特點(diǎn)的動(dòng)力特性,深水工況下二階Stockes波相比淺水在波流共同作用下使得立管振動(dòng)產(chǎn)生更大的振幅、更為激烈的軌跡運(yùn)動(dòng)和更為復(fù)雜的振動(dòng)頻率。
【圖文】：

圖 1.1 流體流經(jīng)任意曲面時(shí)渦的脫落示意圖動(dòng)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是給定圓柱振動(dòng)的振幅與頻率進(jìn)行振動(dòng)的實(shí)驗(yàn),主要體與流場之間耦合作用的水動(dòng)力特性以及尾渦情況,同時(shí)的能量傳輸關(guān)系,實(shí)驗(yàn)一般記錄在特定振幅和頻率下的水自激振動(dòng)實(shí)驗(yàn)相比,受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)可以獲得較大約化速度較大范圍頻率下的水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)可以組成一型的計(jì)算當(dāng)中,并且服務(wù)于工程項(xiàng)目。結(jié)合相關(guān)理論模型激振動(dòng)分析軟件 VIVANA,SHEAR7,它們都是基于受迫振hop & Hassan[36]開始進(jìn)行受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)以來,有許多學(xué)者在 Wu[37]對圓柱在受迫振動(dòng)中的升力變化展開研究,Staubl

昆明理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文ffss n n(3.4)fsd d(3.5)下標(biāo) f 代表流體，下標(biāo)s代表固體。流模型的介紹諾數(shù)大于臨界值時(shí),流體流動(dòng)會(huì)表現(xiàn)出雜亂無章的狀態(tài),流動(dòng)特性發(fā)生本質(zhì)外界條件不變,流場特性仍然是隨機(jī)變化的,這種狀態(tài)稱為湍流。圖 3.1 給出幾種湍流的數(shù)值模擬方法以及相應(yīng)的湍流模型。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O353.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 曹淑剛;黃維平;顧恩凱;;考慮流固耦合的彈性圓柱體渦激振動(dòng)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2015年01期

2 趙卓茂;王嘉松;谷斐;;附屬管對鉆井隔水管渦激振動(dòng)流動(dòng)控制的研究[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2012年04期

3 王成官;王嘉松;田中旭;喬信起;蔣世全;許亮斌;;不同預(yù)緊力時(shí)隔水管渦激振動(dòng)特性三維數(shù)值模擬研究[J];中國海上油氣;2011年06期

4 趙鵬良;王嘉松;蔣世全;許亮斌;;海洋立管渦激振動(dòng)的流固耦合模擬計(jì)算[J];海洋技術(shù);2010年03期

5 劉霞;譚國煥;王大國;;基于邊界造波法的二階Stokes波的數(shù)值生成[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

6 張建僑;宋吉寧;呂林;滕斌;;質(zhì)量比對柔性立管渦激振動(dòng)影響實(shí)驗(yàn)研究[J];海洋工程;2009年04期

7 周守為;;南中國海深水開發(fā)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2008年12期

8 孫友義;陳國明;暢元江;;深水鋁合金隔水管渦激振動(dòng)疲勞特性[J];中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年01期

9 李璐;;海洋石油工業(yè)的發(fā)展[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2007年33期

10 劉加海;;二維水槽數(shù)值造波分析研究[J];黑龍江水利科技;2006年02期

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1 趙婧;海洋立管渦致耦合振動(dòng)CFD數(shù)值模擬研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

2 王一飛;深海立管渦激振動(dòng)疲勞損傷預(yù)報(bào)方法研究[D];上海交通大學(xué);2008年

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本文編號：2634910