多點(diǎn)激勵(lì)下輸流低溫軟管的穩(wěn)定性及動(dòng)力分析.pdf

1、目前海上石油工業(yè)面臨著深水開(kāi)發(fā)的巨大挑戰(zhàn)，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題在于海上油氣田的開(kāi)發(fā)中如何避免長(zhǎng)距離輸送。一個(gè)創(chuàng)新的且更為經(jīng)濟(jì)的遠(yuǎn)海開(kāi)發(fā)模式為浮式液化天然氣（FLNG）生產(chǎn)。該概念通過(guò)尾輸卸載系統(tǒng)將液化天然氣從FLNG船運(yùn)輸?shù)絃NG運(yùn)輸船。但由于兩船之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可能使輸送液化天然氣的管道產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)。管道內(nèi)流動(dòng)的液體對(duì)管道的動(dòng)態(tài)特性也有很大的影響。本文分析思路和研究結(jié)果如下。
　?。?）基于三維勢(shì)流理論，分別研究FLNG船和LNG船的水

2、動(dòng)力性能。在柔性裝卸尾輸卸載系統(tǒng)中，由于FLNG船和LNG船的距離定為60m，故可忽略兩浮體的多體耦合。運(yùn)用商業(yè)軟件ANSYS Aqwa，根據(jù)各自的幾何參數(shù)，建立兩浮體的有限元模型。海洋環(huán)境選取有效波高為1m的正弦的單位波，研究?jī)筛◇w垂蕩、縱蕩和縱搖3個(gè)自由度方向的RAO及對(duì)應(yīng)的相位。
　?。?）為了更好的分析輸送曲管的動(dòng)力學(xué)特征，本文使用兩個(gè)坐標(biāo)系—慣性坐標(biāo)和正交坐標(biāo)。根據(jù)兩個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，推導(dǎo)出曲管和曲管內(nèi)流體的速度和加速

3、度。然后取微段圓截面，對(duì)微段圓截面進(jìn)行受力分析，建立管道的平衡方程并對(duì)其簡(jiǎn)化。同時(shí)對(duì)管內(nèi)流體作同樣的處理，生成輸送曲管的動(dòng)力學(xué)微分方程。最后對(duì)方程進(jìn)行弱積分化，得到標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)方程，求出質(zhì)量矩陣，單元阻尼矩陣和單元?jiǎng)偠染仃嚒?br>　?。?）建立多點(diǎn)激勵(lì)下輸流低溫軟管的振動(dòng)方程，其左端是反應(yīng)量，右端是輸入兩浮體運(yùn)動(dòng)，對(duì)FLNG和LNG運(yùn)輸船施加的多點(diǎn)激勵(lì)通過(guò)進(jìn)行水動(dòng)力分析確定。采用文提出的計(jì)算公式，對(duì)輸流低溫柔性軟管的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行