發(fā)布時間：2021-06-22 05:17

　　我國是一個以經(jīng)濟建設為中心的發(fā)展型大國,對各種能源需求量不斷增加,尤其是涉及到國家安全穩(wěn)定的重要能源物資——油氣資源。然而,開發(fā)深水油氣資源,不僅需要鉆井船、鉆井平臺等,立管系統(tǒng)也是關鍵設備之一。海洋立管通過月池下放到海中,立管系統(tǒng)是海洋工程的重要組成部分,同時也是海洋工程中最薄弱的構件之一,立管是連接水面浮式裝置和位于海床的海底設備的導管,它內(nèi)部裝有各種用途的管路,是從海上鉆井平臺下到海底的極為重要的連接通道。本文基于Fine/Marine軟件對鉆井船月池內(nèi)立管進行研究,比較無立管時月池與有立管時月池內(nèi)流體運動情況等,說明研究立管的必要性;在鉆井船月池內(nèi)布置監(jiān)測點對波高、壓力等進行監(jiān)測,分析鉆井船與立管在不同運動狀態(tài)下的水動力響應,主要的研究工作和分析結果如下:首先,基于Fine/Marine軟件Mooring模塊建立一套立管彈簧振子系統(tǒng),用以模擬月池內(nèi)立管在波流載荷下的運動響應。其中立管所受到的水平作用力根據(jù)莫里森方程進行數(shù)值求解,并根據(jù)CFD軟件計算進行比較驗證;立管在月池內(nèi)的位移量,通過有限元軟件ANSYS中pipe59單元進行靜力分析得到,結合彈簧振子系統(tǒng)中系纜的分布情況,求... 

【文章來源】：江蘇科技大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 立管渦激振動及抑制措施研究現(xiàn)狀
        1.2.2 環(huán)境載荷與立管力學特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 鉆井船運動響應及月池研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內(nèi)容
    1.4 本章小結
第2章 基于粘性流的CFD數(shù)值模擬理論
    2.1 計算流體動力學簡介
    2.2 流體控制方程
    2.3 湍流模型簡介
        2.3.1 湍流模型
        2.3.2 湍流模擬方法
    2.4 數(shù)值計算
        2.4.1 離散方法
        2.4.2 流場求解方法
    2.5 網(wǎng)格及邊界條件
        2.5.1 網(wǎng)格劃分
        2.5.2 近壁面處理
        2.5.3 邊界條件
    2.6 FINE/Marine簡介
    2.7 系泊模塊
    2.8 本章小結
第3章 立管彈簧振子系統(tǒng)研究
    3.1 概述
    3.2 海洋立管所受載荷分析
        3.2.1 海洋立管所受載荷
        3.2.2 環(huán)境載荷
    3.3 彈簧振子系統(tǒng)
        3.3.1 ANSYS模擬位移量
        3.3.2 海洋立管受力計算
        3.3.3 建立彈簧振子系統(tǒng)及衰減測試
    3.4 彈簧振子系統(tǒng)有效性分析
        3.4.1 數(shù)值模擬
        3.4.2 波流載荷下立管水動力響應
    3.5 本章小結
第4章 月池內(nèi)靜止立管波浪中受力及對波面影響分析
    4.1 概述
    4.2 模型建立及參數(shù)設置
        4.2.1 鉆井船及立管計算模型
        4.2.2 計算域選取
        4.2.3 月池形式的選擇
        4.2.4 網(wǎng)格劃分
        4.2.5 監(jiān)測點選取
        4.2.6 邊界層及基本特征
        4.2.7 計算工況的確定
    4.3 波浪中立管載荷計算
        4.3.1 水平作用力分析
        4.3.2 表面壓力分析
    4.4 立管周圍流體域分析
        4.4.1 月池內(nèi)波高對比
        4.4.2 月池池壁壓力對比
    4.5 本章小結
第5章 月池內(nèi)立管水動力響應研究
    5.1 概述
    5.2 波浪載荷下立管周圍流體域分析
        5.2.1 月池內(nèi)波高對比
        5.2.2 迎浪狀態(tài)下池壁壓力對比
    5.3 波浪載荷下立管水動力響應分析
        5.3.1 立管水平作用力
        5.3.2 立管水平位移
        5.3.3 立管縱搖角度
        5.3.4 立管表面壓力
        5.3.5 立管受力頻譜分析
        5.3.6 立管運動軌跡
    5.4 流載荷下海洋立管水動力響應分析
        5.4.1 月池內(nèi)流體運動
        5.4.2 立管水平作用力
        5.4.3 立管表面壓力及頻譜分析
    5.5 本章小結
總結與展望
    1.總結
    2.研究展望
參考文獻
附錄
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋼懸鏈式立管出平面渦激振動模態(tài)分析及試驗驗證[J]. 姚興隆,黃維平,常爽,劉娟,付雪鵬.  振動與沖擊. 2018(13)
[2]月池共振對超深水鉆井船運動性能的影響[J]. 張利軍,楊朕,趙志堅,曹凱.  船舶工程. 2018(05)
[3]基于有限元的深水隔水管渦激振動分析[J]. 沈國華,王儒朋.  天津科技. 2018(03)
[4]基于ANSYS的門式起重機桁架式主梁設計系統(tǒng)研究及應用[J]. 胡曉麗.  機械研究與應用. 2017(01)
[5]Effects of tension on vortex-induced vibration（ⅥⅤ） responses of a long tensioned cylinder in uniform flows[J]. Ling Kang,Fei Ge,Xiaodong Wu,Youshi Hong.  Acta Mechanica Sinica. 2017(01)
[6]兩種典型立柱截面張力腿平臺的渦激運動試驗研究[J]. 李磊,黃維平,郭傳山,鐘詩民.  中國造船. 2016(04)
[7]“海洋石油112”號FPSO單點系泊模型試驗與數(shù)值計算對比分析[J]. 詹燕民,張?zhí)煊?張大剛.  船舶. 2016(05)
[8]深海采礦系統(tǒng)水動力技術研究綜述[J]. 吳波,程小明,田超,杜新光,林強.  中國造船. 2016(03)
[9]張力腿漂浮式風力機的運動響應計算[J]. 王梟,王同光,曹九發(fā).  南京航空航天大學學報. 2016(04)
[10]含月池開孔的FPSO水動力性能及波浪載荷研究[J]. 章柯,杭岑,施興華,徐爍碩.  船舶工程. 2016(S2)

博士論文
[1]深水鉆井隔水管動力特性及渦激振動響應實驗與理論研究[D]. 毛良杰.西南石油大學 2015
[2]開口式月池水動力特性研究[D]. 黃磊.天津大學 2014
[3]海洋立管渦致耦合振動CFD數(shù)值模擬研究[D]. 趙婧.中國海洋大學 2012
[4]海洋深水鉆井隔水管系統(tǒng)分析[D]. 周俊昌.西南石油學院 2001

碩士論文
[1]海洋鉆井隔水管力學問題研究[D]. 郭孟強.西安石油大學 2016
[2]深水鉆井隔水管力學特性與渦激振動研究[D]. 萬長成.西南石油大學 2016
[3]波流聯(lián)合作用下海洋立管載荷與響應分析[D]. 吳梓鑫.江蘇科技大學 2015
[4]深水鉆井隔水管的振動分析與數(shù)值模擬[D]. 楊茂紅.中國石油大學 2008
[5]海洋立管在非線性波浪載荷下的極值響應研究[D]. 鄧合霞.哈爾濱工程大學 2006



本文編號：3242202