配置浮筒的海洋深水立管渦激振動的研究.pdf

1、立管是海洋油氣開發(fā)中連接海底井口與海面平臺的關(guān)鍵部件，通常處于惡劣的海洋環(huán)境條件中，因此在波浪和海流的作用下容易發(fā)生渦激振動。隨著深海油氣開發(fā)的不斷發(fā)展，容易引起立管疲勞破壞的渦激振動更加不可忽略。目前，國內(nèi)外學(xué)者主要采用三維數(shù)值方法研究單一海洋立管的渦激振動特性，而對更加符合實(shí)際情況的配置浮筒的立管的渦激振動特性的研究還較少見諸于文獻(xiàn)當(dāng)中。
　　本文主要運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究了在不同浮筒覆蓋率下海洋立管的渦激振動特性。并將數(shù)值模擬

2、結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，來驗(yàn)證本文中流固耦合模擬配置浮筒海洋立管渦激振動方案的可行性。結(jié)果表明，浮筒覆蓋率越大，立管RMS響應(yīng)幅值越大。在不同的浮筒覆蓋率的情況下，海洋立管的主要振動響應(yīng)頻率與浮筒所支配的渦旋頻率和裸管所支配的渦旋頻率有關(guān)。由于配置浮筒海洋立管包含多個不同直徑的部分，不同直徑部分的升力和拖曳力會出現(xiàn)競爭現(xiàn)象，立管在均勻流中可能會出現(xiàn)多個響應(yīng)頻率。在浮筒覆蓋率較小的情況下，立管主要響應(yīng)受直徑較小的裸管區(qū)域支配，產(chǎn)生高頻

3、振動；反之，浮筒覆蓋率較大的情況下，立管則主要受直徑較大的浮筒區(qū)域支配，進(jìn)行低頻運(yùn)動。同時(shí)浮筒覆蓋率的變化也明顯的影響了立管的渦旋發(fā)放。以上數(shù)值模擬結(jié)果基本與模型試驗(yàn)結(jié)果相似，從而驗(yàn)證了此方案的可行性。
　　本文還運(yùn)用重力相似準(zhǔn)則將配置浮筒的海洋立管原型縮尺，之后再用與上述研究類似的方法對其進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對模擬結(jié)果的分析，主要觀察了配置浮筒立管和裸管的振動響應(yīng)，并且從立管響應(yīng)頻率和RMS位移分析了兩者在不同預(yù)張力下的振動情況，