隨著海洋油氣資源開發(fā)的飛速發(fā)展，海底管線的應(yīng)用日漸增多。為探索海底管線在海洋環(huán)境條件下的災(zāi)變過(guò)程和損傷機(jī)理，并為其安全評(píng)估提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)，本文通過(guò)物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模型計(jì)算，對(duì)懸跨彈性海底管線動(dòng)力響應(yīng)開展相關(guān)研究。海底管線動(dòng)力響應(yīng)與海底管線失穩(wěn)、強(qiáng)度破壞、疲勞損傷等密切相關(guān)，掌握海底管線動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律是準(zhǔn)確進(jìn)行海底管線安全評(píng)估的基礎(chǔ)。本文基于水彈性模型比尺，設(shè)計(jì)了一套近壁懸跨彈性海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)研究方案，并針對(duì)海底管線服役期間常見(jiàn)海洋環(huán)境，開展平底固床、沖蝕固床上懸跨海底管線在規(guī)則波、不規(guī)則波、水流作用下的動(dòng)力響應(yīng)物理模型試驗(yàn)研究，給出了平底固床上懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)受懸跨高度、波浪條件、水流條件的影響規(guī)律，以及沖蝕固床上懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)受沖坑長(zhǎng)度、波浪條件、水流條件的影響規(guī)律，可為認(rèn)識(shí)懸跨海底管線災(zāi)變過(guò)程、損傷機(jī)理和評(píng)估懸跨海底管線的安全提供科學(xué)依據(jù)。在數(shù)值研究方面，本文利用三維彈性動(dòng)力學(xué)方程，結(jié)合莫里森方程，較好地模擬了規(guī)則波浪作用下近壁懸跨彈性海底管線動(dòng)力響應(yīng)過(guò)程，結(jié)合不可壓縮流體N-S方程和連續(xù)方程，進(jìn)行管線及其內(nèi)部流體的三維流固耦合數(shù)值計(jì)算，基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果探討... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要工作
2 懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)相似關(guān)系、試驗(yàn)條件及試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
    2.1 懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)的相似關(guān)系
    2.2 懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)條件
        2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備
        2.2.2 管線模型
        2.2.3 試驗(yàn)波流要素
        2.2.4 平底固床上懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)布置
        2.2.5 沖蝕固床地形上懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)布置
    2.3 懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理
3 平底固床上懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)研究
    3.1 規(guī)則波作用下試驗(yàn)研究
        3.1.1 動(dòng)力響應(yīng)的應(yīng)變時(shí)間過(guò)程線
        3.1.2 應(yīng)變幅沿跨長(zhǎng)的分布
        3.1.3 順向與垂向動(dòng)力響應(yīng)聯(lián)合作用
        3.1.4 懸跨高度、柯西數(shù)對(duì)懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的影響
    3.2 不規(guī)則波作用下試驗(yàn)研究
        3.2.1 動(dòng)力響應(yīng)的應(yīng)變時(shí)間過(guò)程線
        3.2.2 有效應(yīng)變幅沿跨長(zhǎng)的分布
        3.2.3 順向與垂向動(dòng)力響應(yīng)聯(lián)合作用
        3.2.4 懸跨高度、柯西數(shù)對(duì)懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的影響
    3.3 水流作用下試驗(yàn)研究
        3.3.1 動(dòng)力響應(yīng)的應(yīng)變時(shí)間過(guò)程線
        3.3.2 均方根應(yīng)變幅沿跨長(zhǎng)的分布
        3.3.3 折減速度對(duì)懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的影響
        3.3.4 懸跨高度對(duì)懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 沖蝕固床地形上懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)研究
    4.1 規(guī)則波作用下試驗(yàn)研究
        4.1.1 動(dòng)力響應(yīng)的應(yīng)變時(shí)間過(guò)程線
        4.1.2 應(yīng)變幅沿跨長(zhǎng)的分布
        4.1.3 沖坑長(zhǎng)度、柯西數(shù)對(duì)懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的影響
    4.2 不規(guī)則波作用下試驗(yàn)研究
        4.2.1 動(dòng)力響應(yīng)的應(yīng)變時(shí)間過(guò)程線
        4.2.2 有效應(yīng)變幅沿跨長(zhǎng)的分布
        4.2.3 沖坑長(zhǎng)度、柯西數(shù)對(duì)懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的影響
    4.3 水流作用下試驗(yàn)研究
        4.3.1 動(dòng)力響應(yīng)的應(yīng)變時(shí)間過(guò)程線
        4.3.2 均方根應(yīng)變幅沿跨長(zhǎng)的分布
        4.3.3 沖坑長(zhǎng)度、折減速度對(duì)懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 波浪與內(nèi)流作用下懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模擬
    5.1 數(shù)學(xué)模型建立
        5.1.1 管線結(jié)構(gòu)的控制方程
        5.1.2 管線上波浪力的計(jì)算方法
        5.1.3 管內(nèi)流體的控制方程
        5.1.4 控制方程的有限元求解
        5.1.5 空間數(shù)值離散
        5.1.6 支承條件、結(jié)構(gòu)阻尼及附加質(zhì)量
        5.1.7 流固耦合邊界條件及計(jì)算方法
    5.2 波浪作用下懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模擬
        5.2.1 數(shù)值計(jì)算參數(shù)
        5.2.2 數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的比較
        5.2.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果
        5.2.4 小結(jié)
    5.3 內(nèi)流對(duì)懸跨海底管線動(dòng)力響應(yīng)影響的數(shù)值模擬
        5.3.1 數(shù)值計(jì)算參數(shù)
        5.3.2 數(shù)值結(jié)果與理論解比較
        5.3.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析
        5.3.4 小結(jié)
    5.4 本章小結(jié)
6 翼板擾流器對(duì)管線動(dòng)力響應(yīng)影響的數(shù)值模擬
    6.1 數(shù)學(xué)模型建立
        6.1.1 控制方程
        6.1.2 邊界條件
        6.1.3 網(wǎng)格控制與計(jì)算方法
    6.2 數(shù)值計(jì)算參數(shù)
    6.3 數(shù)值模型的驗(yàn)證
    6.4 數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果與分析
        6.4.1 尾流場(chǎng)渦旋結(jié)構(gòu)分析
        6.4.2 振動(dòng)幅度分析
        6.4.3 受力分析
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
創(chuàng)新點(diǎn)摘要
致謝



本文編號(hào)：3190206