隨著海洋石油開(kāi)采水深的增加,深海立管所處海洋環(huán)境愈加惡劣,海流經(jīng)過(guò)時(shí),因立管的存在會(huì)出現(xiàn)渦激振動(dòng)現(xiàn)象,引發(fā)立管疲勞損傷。當(dāng)同時(shí)又遭遇內(nèi)孤立波或波浪作用時(shí),立管響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生突發(fā)性增大現(xiàn)象,嚴(yán)重影響其使用壽命。本文首先回顧和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上,對(duì)內(nèi)孤立波、水面波和海流與深海輸液立管的相互作用問(wèn)題開(kāi)展了以下幾方面的工作: (1)根據(jù)兩層流體中內(nèi)孤立波mKdV理論、線性波浪理論和渦激載荷理論,采用改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)柱體的Morison公式,給出了立管順流向和橫向載荷的計(jì)算方法。 (2)采用考慮內(nèi)流的的彈性桿動(dòng)力學(xué)方程,結(jié)合立管載荷計(jì)算模型,建立了輸液立管順流向和橫向耦合的動(dòng)力響應(yīng)模型,給出了基于Galerkin方法數(shù)值求解方法。 (3)利用上述模型研究了懸臂式輸液立管在海流與波浪共同作用下的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題,獲得了發(fā)生波流共振時(shí)立管的動(dòng)力學(xué)特性。 (4)研究了頂張力立管在內(nèi)孤立波與非均勻海流共同作用下的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題。結(jié)果表明,非均勻海流引發(fā)立管多模態(tài)共振,內(nèi)孤立波導(dǎo)致立管截面彎矩和應(yīng)力增大。 研究表明,當(dāng)有波浪或內(nèi)孤立波經(jīng)過(guò)時(shí),立管橫向渦激振動(dòng)振幅顯著增大,順流向會(huì)產(chǎn)生突發(fā)性的大變形響應(yīng)。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類(lèi)】：P756.2

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本文編號(hào)：2823983