基于频域法的深水顶张式立管(TTR)涡激振动(VIV)与疲劳研究
深水开发已成为目前海洋开发的必然趋势，而海洋立管作为深水开发必不可少的关键设备，已经越来越引起人们的重视。本文以1500米深水TTR为基础，着重研究涡激振动对深水TTR的影响。基于频域分析方法，对TTR的涡激振动动力响应及疲劳损伤分别进行了计算。对于疲劳损伤，分别给出了短期流及长期流作用下的结果。结果显示，最大疲劳损伤在立管底部。并且在多模态的响应分析中，可以看到，高阶模态时立管的影响较大。
对于深水TTR涡激振动所引起的疲劳损伤做了更进一步的分析。顶张力的增大，可以使立管疲劳损伤率有所减小。不同流场分布情况下，均匀流流场立管涡激振动疲劳损伤率显著小于剪切流流场情况。此外，对于分析参数，采用单变量升力系数模型时，疲劳分析结果偏于保守。约化速度双带宽的增大，TTR的最大疲劳损伤率也会相应增大。另外，通过不同模型条件的比较，采用单模态分析时，带有转动约束粱模型计算的最大疲劳损伤率随顶张力的增大而增大，而两端铰支的梁模型则相反，最大疲劳损伤率随顶张力的增大而减小。
本文对涡激抑制装置中，比较常见的螺旋导板也进行了分析比较。结果显示，加装螺旋导板对涡激抑制起到了一定的效果。并且结合本文实例，对螺旋导板的安装提出了建议，可以达到减小涡激振动疲劳损伤的目的，又能够满足疲劳寿命的要求。
频域法;深水顶张式立管;涡激振动;疲劳损伤
中国海洋大学
硕士
港口、海岸及近海工程
黄维平
2009
中文
TE951
63
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）