本文選題：嚴重段塞流　切入點：海洋立管　出處：《工程力學》2017年06期

【摘要】：基于改進的嚴重段塞流瞬態(tài)數(shù)學模型和平面剛架理論,建立嚴重段塞流海洋立管耦合振動數(shù)學模型,對數(shù)學模型進行求解,研究了嚴重段塞流引起的海洋立管振動響應。數(shù)值模擬過程中,采用歐拉法計算嚴重段塞流流動參數(shù),利用Galerkin法對立管結(jié)構(gòu)動力學方程進行有限元離散,Newmark-β法求解離散方程。為了提高計算效率和精度,采用了變時間步長逐步積分方案。將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證了數(shù)學模型和數(shù)值方法的準確性。對嚴重段塞流引起的立管系統(tǒng)位移響應、內(nèi)力和支承力變化進行了深入分析。結(jié)果表明:立管系統(tǒng)的振動響應、內(nèi)力變化規(guī)律與嚴重段塞流的周期性特征密切相關(guān);彈性基礎(chǔ)可以極大降低管道結(jié)構(gòu)的振動幅度及內(nèi)力,尤其是下傾管的彎曲內(nèi)力;上升管的高頻振動幅度較大,軸力和彎曲內(nèi)力變化也較大。嚴重段塞流引起海洋立管振動響應的分析對海洋立管設計及其支承防護具有重要的指導意義。
[Abstract]:Based on the improved transient mathematical model of severe slug flow and the theory of plane rigid frame, the coupled vibration model of marine riser for severe slug flow is established. The mathematical model is solved, and the vibration response of marine riser caused by severe slug flow is studied.In the process of numerical simulation, the Euler method is used to calculate the flow parameters of the serious slug flow, and the Galerkin method is used to solve the discrete equations by using the finite element discrete Newmark- 尾 method.In order to improve the calculation efficiency and accuracy, the variable time step step integral scheme is adopted.The accuracy of the mathematical model and the numerical method are verified by comparing the numerical simulation results with the experimental data.The displacement response, internal force and support force of riser system caused by serious slug flow are analyzed.The results show that the variation of internal force and vibration response of riser system are closely related to the periodic characteristics of serious slug flow, and the elastic foundation can greatly reduce the vibration amplitude and internal force of pipe structure, especially the bending internal force of downdip pipe.The high frequency vibration amplitude of the riser is larger, and the axial force and bending internal force also change greatly.The analysis of vibration response of marine risers caused by severe slug flow is of great significance to the design and support protection of marine risers.
【作者單位】： 中國石油大學(華東)儲運與建筑工程學院;山東省油氣儲運安全省級重點實驗室;中煤科工集團重慶設計研究院有限公司;
【基金】：國家自然科學基金項目(51404290) 高等學校博士學科點專項科研基金項目(20110133110004)
【分類號】：TE95

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本文編號：1718761