立管是海洋油氣開(kāi)發(fā)中連接海底井口與海面平臺(tái)的關(guān)鍵部件，通常處于惡劣的海洋環(huán)境條件中，因此在波浪和海流的作用下容易發(fā)生渦激振動(dòng)。隨著深海油氣開(kāi)發(fā)的不斷發(fā)展，容易引起立管疲勞破壞的渦激振動(dòng)更加不可忽略。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用三維數(shù)值方法研究單一海洋立管的渦激振動(dòng)特性，而對(duì)更加符合實(shí)際情況的配置浮筒的立管的渦激振動(dòng)特性的研究還較少見(jiàn)諸于文獻(xiàn)當(dāng)中。本文主要運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究了在不同浮筒覆蓋率下海洋立管的渦激振動(dòng)特性。并將數(shù)值模擬結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，來(lái)驗(yàn)證本文中流固耦合模擬配置浮筒海洋立管渦激振動(dòng)方案的可行性。結(jié)果表明，浮筒覆蓋率越大，立管RMS響應(yīng)幅值越大。在不同的浮筒覆蓋率的情況下，海洋立管的主要振動(dòng)響應(yīng)頻率與浮筒所支配的渦旋頻率和裸管所支配的渦旋頻率有關(guān)。由于配置浮筒海洋立管包含多個(gè)不同直徑的部分，不同直徑部分的升力和拖曳力會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，立管在均勻流中可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)響應(yīng)頻率。在浮筒覆蓋率較小的情況下，立管主要響應(yīng)受直徑較小的裸管區(qū)域支配，產(chǎn)生高頻振動(dòng)；反之，浮筒覆蓋率較大的情況下，立管則主要受直徑較大的浮筒區(qū)域支配，進(jìn)行低頻運(yùn)動(dòng)。同時(shí)浮筒覆蓋率的變化也明顯的影響了立管的渦旋發(fā)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

我國(guó)已開(kāi)發(fā)的近海油氣田我國(guó)南海油氣資源儲(chǔ)量豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，整個(gè)南海海域海底的油氣資源儲(chǔ)量不

配置浮筒的海洋深水立管渦激振動(dòng)的研究。例如，國(guó)外的深海油氣資源開(kāi)發(fā)水深可達(dá) 2500 水深左右 ，而國(guó)內(nèi)技術(shù)達(dá)到的水深僅是 300m 的水平；國(guó)外可在水深為 3000 的海域進(jìn)行各種深程項(xiàng)目，但是在國(guó)內(nèi)，可執(zhí)行海域水深僅為 150m[mm1]。從以上數(shù)據(jù)看來(lái)，的在著不小的差距。因此，我們必須加快步伐，爭(zhēng)取在資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)中占據(jù)主導(dǎo)�？上驳氖牵壳�，我國(guó)已經(jīng)加大了對(duì)深海油氣資源開(kāi)發(fā)的投資力度，并且洋工程列入“十二五”規(guī)劃的重點(diǎn)支持產(chǎn)業(yè)。1.2 海洋立管及渦激振動(dòng)研究的必要性經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，出現(xiàn)多種多樣的海洋平臺(tái)來(lái)進(jìn)行深海油氣資源開(kāi)發(fā)，定式平臺(tái)（FP）、順應(yīng)式平臺(tái)（CT）、TLP 平臺(tái)、SPAR 平臺(tái)、SEMI-EPS和 FPSO 等。如圖 1-2 所示。

圖 1-3 頂張式立管和配置浮筒部分1.2 渦激振動(dòng)的研究進(jìn)展由于渦激振動(dòng)在工程上存在著重要的實(shí)際意義，它已成為海洋工程界中最熱門(mén)研究的問(wèn)題之一[3][4]。近幾年來(lái)，隨著深水油氣資源開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到重視，對(duì)海洋立管的要求也越來(lái)越高，為了能夠更多的開(kāi)發(fā)深海，各種學(xué)術(shù)研究不停的在進(jìn)行中。對(duì)海洋立管的渦激振動(dòng)的研究主要分為數(shù)值模擬研究和物理實(shí)驗(yàn)研究。1.2.1 海洋立管渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬研究目前對(duì)于海洋立管渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬方法主要包括經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�、�?jì)算流體力學(xué)模型和混合模型，如圖 1-4 所示：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于LES方法圓柱繞流三維數(shù)值模擬[J]. 姚熊亮,方媛媛,戴紹仕,王領(lǐng).  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2007(05)
[2]方柱繞流大渦模擬[J]. 謝志剛,許春曉,崔桂香,王志石.  計(jì)算物理. 2007(02)
[3]階梯狀來(lái)流中立管的渦激振動(dòng)響應(yīng)預(yù)報(bào)[J]. 潘志遠(yuǎn),崔維成,劉應(yīng)中.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(06)
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碩士論文
[1]海洋隔水管渦激振動(dòng)特性的三維數(shù)值模擬研究[D]. 王成官.上海交通大學(xué) 2011



本文編號(hào)：2914473