【摘要】：由于全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，導(dǎo)致油氣資源的需求量增加，深海油氣資源開發(fā)成為世界海洋石油發(fā)展的新目標(biāo)。海洋立管是水面鉆井船或平臺和海底鉆采設(shè)備之間的主要連接件。在海洋環(huán)境中，立管結(jié)構(gòu)主要承受波浪和海流的作用。當(dāng)海流經(jīng)過立管時，將在立管表面產(chǎn)生交替的漩渦脫落，對立管表面產(chǎn)生周期性的作用力，引起立管的渦激振動。當(dāng)漩渦脫落頻率與立管自振頻率接近時，會產(chǎn)生“鎖振”，從而引起立管劇烈振動，加劇立管的疲勞破壞。目前，常用的方法是在立管結(jié)構(gòu)上使用抑振裝置來消除或減輕渦激振動，延長立管使用壽命。 本文采用ANSYS CFX軟件，分別建立了單圓柱體和帶抑振裝置柱體的二維數(shù)值模型。首先將單圓柱體固定，運用單圓柱靜止繞流模擬結(jié)果，驗證本文模型和計算方法的可行性，并分析在層流范圍內(nèi)，，單圓柱體的升力系數(shù)、曳力系數(shù)、漩渦脫落頻率及斯托羅哈爾數(shù)的變化規(guī)律。然后采用剛體模型，模擬單圓柱體的單自由度渦激振動，分析其橫向位移變化規(guī)律，以及尾流形態(tài)與柱體振動的關(guān)系。 在單圓柱體渦激振動分析的基礎(chǔ)上，分別建立帶分隔板柱體以及三種不同形式的整流罩柱體的數(shù)值計算模型。模擬分析各自在不同雷諾數(shù)下的繞流特征，并將所得受力系數(shù)與固定的單圓柱體繞流結(jié)果進(jìn)行對比，對四種抑振裝置的抑振性能進(jìn)行初步分析。結(jié)果表明，四種抑振裝置對柱體受力系數(shù)均能產(chǎn)生不同程度的影響。最后，對兩種繞流分析結(jié)果較好的帶抑振裝置柱體進(jìn)行單自由度渦激振動分析，將振動響應(yīng)結(jié)果與不帶抑振裝置的單圓柱體渦激振動結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，兩種抑振裝置均能減小柱體的最大位移幅值。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P756.2

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本文編號：2690950