海洋输液立管动力特性及涡激振动响应理论研究

傅强

中国海洋大学

摘要：

海洋立管是海洋平台与海底井口间的主要连接件.该文以海洋输液立管的涡激振动为研究对象,阐述了当管外流体流经立管时产生涡激振动的机理、特点以及和相关参数的关系,具体分析了Matteoluca尾流振子模型.推导了输液立管在管外环境荷载作用下的振动微分方程,采用伽辽金方法对其动力特性进行求解,给出有内流时海洋立管动力特性表达式.通过对立管振动微分方程和Matteoluca尾流振子方程的解耦,并采用Hermit插值函数进行离散,得到其有限元表达式,采用Newmark时程分析法进行求解.并用Miner理论对立管的疲劳寿命进行分析,得到计算立管疲劳寿命的表达式,并对提高立管的疲劳寿命提出了一些措施.通过编程和具体的算例,分析了管内流体流动对立管的动力特性和涡激振动响应以及疲劳寿命的影响,结果表明,立管的固有频率随着管内流体流动的增加而降低,当管内流体流速变化使立管的固有频率接近旋涡脱落频率时,立管涡激振动响应将会增大,疲劳寿命将会显著减少,可以通过适当增加预张力的方法来降低管内流体流动对固有频率带来的影响,使涡激振动的幅值随流速变化的敏感性降低,提高立管的疲劳寿命,但立管的应力也会相应的增加.

关键词：海洋立管;涡激振动;管内流体;动力响应;疲劳寿命

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：港口、海岸及近海工程

导师姓名：郭海燕

学位年度：2004

语种：中文

分类号：P75

页数：72

在线出版日期：2005-05-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）