本文關(guān)鍵詞：張力腿平臺(tái)的頂張式立管碰撞數(shù)值模擬研究

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【摘要】：目前,全球油氣行業(yè)正在加速向海洋進(jìn)軍,海洋油氣資源已成為當(dāng)今乃至未來各方爭奪的焦點(diǎn),采油平臺(tái)及立管得到了迅速的發(fā)展。從已投入生產(chǎn)的平臺(tái)來看,張力腿平臺(tái)的安全性較高,張力腿平臺(tái)多數(shù)為干樹采油樹平臺(tái),生產(chǎn)立管以頂張式立管為主。海洋立管連接海洋浮式平臺(tái)及水下生產(chǎn)系統(tǒng),與淺水立管相比,深水立管處于更復(fù)雜的環(huán)境中,已經(jīng)成為整個(gè)深水油氣開發(fā)裝備的關(guān)鍵部位,也是整個(gè)系統(tǒng)中較為薄弱易損的部件之一。在浮體運(yùn)動(dòng)、環(huán)境載荷和內(nèi)流共同作用下,緊密排列的相鄰立管具有不同的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),易引發(fā)立管之間的碰撞,產(chǎn)生較大的碰撞應(yīng)力,影響立管的安全運(yùn)行。本文詳細(xì)闡述了國內(nèi)外立管碰撞問題的研究進(jìn)展,分析了立管在作業(yè)期間受到的環(huán)境載荷、功能載荷以及上部浮體的偏移等,其中遮蔽效應(yīng)、波激振動(dòng)、渦激振動(dòng)是導(dǎo)致立管發(fā)生碰撞的主要誘因。運(yùn)用OrcaFlex模擬了百年一遇海況下立管的整體碰撞,將立管分為多段并分別求對(duì)應(yīng)的拖曳力系數(shù),考慮了立管間距、上部浮體運(yùn)動(dòng)、尾流場(chǎng)模型、拖曳力系數(shù)等敏感性參數(shù),得到了碰撞位置、速度、次數(shù)等信息。以整體碰撞分析為基礎(chǔ),提取碰撞瞬間的彎矩和速度,采用ABAQUS模擬了立管局部碰撞,從考慮水耦合和不考慮水耦合兩方面對(duì)比分析了碰撞速度、內(nèi)壓、摩擦系數(shù)、角度對(duì)碰撞結(jié)果的影響。應(yīng)采取適當(dāng)措施,如合理安排立管間距,在易發(fā)生碰撞區(qū)域增加安全措施,避免立管之間的接觸或碰撞。
【關(guān)鍵詞】：頂張式立管 整體碰撞 局部碰撞 Orca Flex ABAQUS
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.38
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題研究背景與意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展15-18
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)19-20
• 第二章 環(huán)境載荷計(jì)算及碰撞機(jī)理20-34
• 2.1 環(huán)境載荷20-24
• 2.1.1 風(fēng)載荷20-21
• 2.1.2 波浪載荷21-23
• 2.1.3 流載荷23-24
• 2.2 功能載荷24
• 2.3 上部浮體運(yùn)動(dòng)24-25
• 2.4 誘導(dǎo)立管發(fā)生碰撞的水動(dòng)力因素25-29
• 2.4.1 遮蔽效應(yīng)25-27
• 2.4.2 波激振動(dòng)27
• 2.4.3 渦激振動(dòng)27-29
• 2.5 TTR碰撞守恒方程及參數(shù)求解29-33
• 2.5.1 TTR碰撞守恒方程29-30
• 2.5.2 碰撞參與質(zhì)量30-31
• 2.5.3 碰撞長度31
• 2.5.4 碰撞能量31-32
• 2.5.5 等效截面換算32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 TTR整體碰撞分析34-50
• 3.1 ORCAFLEX軟件簡介及參數(shù)求解34-37
• 3.1.1 Orca Flex軟件簡介34
• 3.1.2 模型參數(shù)及水動(dòng)力參數(shù)34-37
• 3.2 TLP響應(yīng)幅值算子的求解37-38
• 3.3 張緊器的模擬38-41
• 3.4 TTR立管整體碰撞分析41-49
• 3.4.1 參數(shù)敏感性分析41-48
• 3.4.2 TTR整體碰撞小結(jié)48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 TTR局部碰撞分析50-73
• 4.1 ABAQUS軟件簡介及耦合算法介紹50-51
• 4.1.1 ABAQUS軟件簡介50
• 4.1.2 耦合的歐拉-拉格朗日算法50-51
• 4.2 算例分析51-56
• 4.2.1 數(shù)據(jù)傳遞與網(wǎng)格劃分52-53
• 4.2.2 數(shù)值仿真結(jié)果分析53-56
• 4.3 參數(shù)敏感性分析56-71
• 4.3.1 裸管在空氣中碰撞56-62
• 4.3.2 裸管在水中碰撞62-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第五章 總結(jié)和展望73-74
• 5.1 主要工作總結(jié)73
• 5.2 進(jìn)一步研究工作展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：848490