發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 20:45

　　 海洋立管是海上油氣開采的關(guān)鍵部件之一,具備導(dǎo)氣、導(dǎo)液和信息傳遞等多種功能。在實(shí)際工作過程中,立管會受到多種環(huán)境載荷作用而發(fā)生振動(dòng),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)累積疲勞,極端情況下甚至破壞。常見的振動(dòng)形式有管外流體誘發(fā)的渦激振動(dòng)、管內(nèi)輸運(yùn)流體介質(zhì)速度脈動(dòng)和頂端軸向力隨時(shí)間變化導(dǎo)致的參數(shù)振動(dòng)。近年來,海洋立管渦激振動(dòng)發(fā)生機(jī)理和振動(dòng)特性得到了工程界和學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注,取得了較好的研究成果。管內(nèi)流體作用下輸流管道非線性動(dòng)力學(xué)特性也取得了大量的研究成果,但對于同時(shí)考慮管內(nèi)和管外流體作用,海洋立管的流-固耦合振動(dòng)特性的研究仍鮮有報(bào)道。基于上述不足,本文主要分析了海洋輸流立管在外部渦激力、內(nèi)部脈動(dòng)流體和頂端軸向力作用下的動(dòng)力學(xué)特性,通過對立管微元與流體微元受力分析,建立了輸流管的運(yùn)動(dòng)控制方程,對方程進(jìn)行無量綱化,基于Galerkin法對控制方程進(jìn)行離散,根據(jù)平均化方法將非自治微分方程轉(zhuǎn)化為自治微分方程,并對時(shí)變系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,最后考慮橫流向與順流向振動(dòng)耦合作用,分析了參數(shù)振動(dòng)與渦激振動(dòng)的耦合響應(yīng)特性。得到了如下重要結(jié)論:(1)脈動(dòng)內(nèi)流和隨時(shí)間變化的軸向力可誘使輸流管發(fā)生動(dòng)態(tài)失穩(wěn),流體阻尼,軸向力,質(zhì)量比等因素對參數(shù)振動(dòng)的穩(wěn)定性具有不同程度的影響。(2)在一定條件下,脈動(dòng)內(nèi)流和變軸向力會對海洋立管的動(dòng)力學(xué)特性產(chǎn)生重要影響,這種影響主要存在于渦激振動(dòng)的鎖頻區(qū)。(3)海洋輸流立管會在脈動(dòng)內(nèi)流和變軸向力作用下會出現(xiàn)概周期運(yùn)動(dòng),但在一定外流速條件下,立管會出現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng),并且相比于脈動(dòng)內(nèi)流,受到變軸向力的海洋立管更容易出現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng)。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P756.2
【部分圖文】：

半潛式平臺

炭的更優(yōu)質(zhì)能源。人類在風(fēng)能、核能、太陽能以及海了長足進(jìn)展，能源的多元化也必然會成為未來的發(fā)類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供必需的燃油資源，還是塑料、瀝品的重要原料，因此，石油仍然在現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展圖1-1 半潛式平臺

改進(jìn)了Griffin的曲線，在縱軸上加入了無量綱模式因子γ來表示不同的渦激振動(dòng)系統(tǒng)，得到了不同系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)曲線，如圖1-3所示。曲線的坐標(biāo)采用對數(shù)-對數(shù)的形式，通過SG數(shù)，能夠大致確定渦激振動(dòng)的最大幅值。SG數(shù)的缺陷在于僅考慮了質(zhì)量阻尼比對振幅峰值的影響，忽略了雷諾數(shù)、長徑比等參數(shù)作用。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 金基鐸;梁峰;楊曉東;張宇飛;;兩端固定輸流管道參數(shù)共振的實(shí)驗(yàn)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2007年11期

2 黃智勇;潘志遠(yuǎn);崔維成;;兩向自由度低質(zhì)量比圓柱體渦激振動(dòng)的數(shù)值計(jì)算[J];船舶力學(xué);2007年01期

3 初飛雪;;兩端簡支輸液管道流固耦合振動(dòng)分析[J];中國機(jī)械工程;2006年03期

4 金基鐸,宋志勇,楊曉東;兩端固定輸流管道的穩(wěn)定性和參數(shù)共振[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2004年02期

5 金基鐸,楊曉東,尹峰;兩端鉸支輸流管道在脈動(dòng)內(nèi)流作用下的穩(wěn)定性和參數(shù)共振[J];航空學(xué)報(bào);2003年04期

6 張智勇,沈榮瀛,王強(qiáng);充液管道系統(tǒng)的模態(tài)分析[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期

本文編號：2883934