海底管道悬跨段涡激振动动力特性及动力响应的数值模拟

娄敏

中国海洋大学

摘要：

海底管线是海上油田的生命线，海洋油田油、气、水的集输、贮运，多是通过海底管线来完成，海底管线把海上油田的整个生产密切地联系起来。本文以海底管道悬跨段为研究对象，阐述了当管外流体流经管道时产生涡激振动的机理及其相关影响参数，推导了海底管道悬跨段在管外环境荷载作用下和管内流体流动状态下的振动微分方程，考察了不考虑阻尼和考虑阻尼两种情况下海底管道悬跨段的动力特性，并以不发生涡激振动为控制条件，推导出海底管道允许悬跨长度；为考察海底管道悬跨段的动力响应，将尾流振子模型与海底管道悬空段振动微分方程相结合，得到管道与流体的耦合振动方程，用有限元法及迭代法进行求解，得到管道涡激振动响应。结果表明：在相同的情况下，考虑阻尼的海底管道允许悬跨长度低于不考虑阻尼的海底管道允许悬跨长度，但差别不大；管道允许悬空长度随着内流流速、轴向压力和管内压强的增加而减小，随着轴向拉力的增加而加大；管内流体流动使得涡激共振向低频方向偏移并使响应峰值有所降低，内流对涡激振动的影响随着悬空长度的增加而增加，随着轴向拉力的增加而降低。

关键词：海底管道;悬跨长度;涡激振动;管内流体;动力响应

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：防灾减灾工程及防护工程

导师姓名：郭海燕

学位年度：2005

语种：中文

分类号：TE973.92;O327

页数：56

在线出版日期：2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）