海洋環(huán)境下的輸液管道流體激振研究.pdf

1、海洋環(huán)境下的輸液管道流體激振研究海洋環(huán)境下的輸液管道流體激振研究摘 要本文在分析國(guó)內(nèi)外輸液管道振動(dòng)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)海洋環(huán)境下的輸液管道流體激振進(jìn)行了研究。分析了海洋平臺(tái)及水下輸液管道的流體激振機(jī)理，建立了相應(yīng)條件下的物理模型及數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用M a t l a b 軟件編制了計(jì)算程序，對(duì)海洋平臺(tái)輸液管道內(nèi)流流場(chǎng)、管道所受流體激振力及水下輸液管道繞流受力( 橫向升力及縱向阻力) 分別進(jìn)行了求解，并推得了兩端固支條件下水下輸液管道強(qiáng)迫振動(dòng)方程

2、的線性解。具體工作內(nèi)容如下：◆根據(jù)振動(dòng)流體力學(xué)基本原理，應(yīng)用參數(shù)多項(xiàng)式方法，對(duì)海洋平臺(tái)輸液管道內(nèi)流流體激振進(jìn)行研究。分析了海洋平臺(tái)輸液管道流體激振機(jī)理，建立了等橫截面、變截面輸液管道流動(dòng)的物理模型及數(shù)學(xué)模型，求解了不同形狀管道，不同來(lái)流條件下，微小激勵(lì)情況下的輸液管內(nèi)流的流場(chǎng)。對(duì)所得計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析、研究，并將其與現(xiàn)有的間接實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較?！魬?yīng)用振動(dòng)流體力學(xué)中的局部線性化理論及傅立葉變換理論( 傅立葉級(jí)數(shù)及離散傅立葉反變換) ，對(duì)

3、海洋平臺(tái)輸液管道內(nèi)流流體激振進(jìn)行研究。求解了不同形狀管道，不同來(lái)流條件下，非微小激勵(lì)情況下的管內(nèi)流的流場(chǎng)。對(duì)此種情況下的振動(dòng)流體行為特性進(jìn)行了分析、研究，并將其與現(xiàn)有的間接實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。◆應(yīng)用微元壓力積分法對(duì)海洋平臺(tái)輸液管道內(nèi)流體激振力進(jìn)行了研究。推導(dǎo)出求解管內(nèi)流體激振力的公式，根據(jù)此公式及第四章中的計(jì)算結(jié)果，求得了不同來(lái)流條件下，非微小激勵(lì)情況下的變截面輸液管的管內(nèi)流體激振力。并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行——堡堂! 堡! 墮塑望堂堂墮竺塑墨

4、竺窒S t u d y o f F I O W —In d L i Ce d V i bra t i o n i n P i P e s o n0 f f s h 0 r e P I a t f 0 r I l l a n d i n W a t e rA b s t ra c tO n t h e b a s i s o f t h e s t u d i es d 0 1 3 e o n t h e v i b r a t i o

5、r l o ff 1 u i c t —c o ／- ／v e y i l 2 9 p ip e s i n t h e w o r l d ，t h e f l o w —i n d u c e dV i b i - a t i o n s o fP i P e s0 1 3 o f f s h o r ep la t f o r ma n d in Ⅳa t e r a r es t u d i e d in t h i s d i

6、 s se r t a t i o i l _ ．T h e 】】】ec h l 9 ．／3 js m s o ff l o w —i n d u ce d V i b r a t i O D ．S 0 f t h e f l u i d —c o n v e Y i n g p i p e s o i qo f f s h o r ep l a t f o r ma n din w a t e ra r ea n a l y z e

7、d ． t h ep h y s i c a lm o d e l s a n d m s ．t h e i l l a t ic a l m o d e 1 s o f f l o w s in P i p e s O l lo f f s h o r eP l a t f o r ma l l d i 1 3 w a t e r 8 ．r e es t a b l i s h e d ， w i t h t h eP r o g r

8、 a N s o f n u m e r i c a l s i h i l l l a t i 0 1 3 ，t h e f l o w o f v i b r a t i n gp i p e ，t h e f o r c e o f f 1 0 7 ／一ir l d u c e d v i b r a t i 0 1 3 ．i n P i P e o no f f s h o t e1 3 1 a t f o r ma l l d

9、 t h e1 i f ta n dt h e d r a go ff l o wa c t i n go i n _ t h e f 1 u i d —c o i l v e Y i l 3 9 P i P e in w a r e r a r es 0 1 v e d ， a r ld t h e1in e a rS 0 1 u t i o nf o re q u a t i O no fv i b r a t i r i g f

10、l u i d - c o n y e y i n gp i p e in w a t e r w i t h t h e f i x e d s L I p p o r t s in t w o e n d s i sd e r i v e d ．T h em a i l 7 _ w o r k a c c o m p l i s h e d in t h i s d i ss e r t a t i o nis a s f 0 1

11、1 0 訐s ：◆O n t h e b a s i s o f th e t h e O F y 0 f 0 s C i l l a t i r t g f 1 u i di n e c h a l l i c s B - 1 1 d t h e p a r a m e t r j c p 0 1 y n o N i a l ／h e t h o d ，t h ef l O W —i r l d t l c e d v i b r a

12、 t i o n o f P i p e o r l o f f s h o r e P 1 a t f o r N jss t u d i e d ．T h ef i l e c h a n i S mo fv i b r a t i 0 1 3i n d u c e db v f l o wi nt h ef l u id —c O F I V ey i I l l g p i p e o n o f f s h o r e P 1