【摘要】：管道作為五大運(yùn)輸方式之一,有安全性高、連續(xù)性好、運(yùn)輸量大等優(yōu)點(diǎn),在海洋油氣的運(yùn)輸中得到廣泛的應(yīng)用,一些發(fā)達(dá)國(guó)家的管道運(yùn)輸量已經(jīng)接近80%。然而管道由于處于海底,檢查和維修困難,特別是近岸段海管,處于近海區(qū)域,受到近床面效應(yīng)的影響,波流耦合效果顯著,對(duì)海底管道影響較大。因此,波流耦合場(chǎng)的模擬、計(jì)算、分析以及算法的優(yōu)化,對(duì)近岸段海底管道的設(shè)計(jì)、施工建造,可以提供強(qiáng)大的理論支撐。本文重點(diǎn)解決波流耦合場(chǎng)的分析算法問(wèn)題,并在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā),為海底管道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)估提供可靠的載荷數(shù)據(jù),進(jìn)而達(dá)到降低海底管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、提高作業(yè)管理和事故應(yīng)急能力的目的,于海底管道項(xiàng)目的研究及后續(xù)開(kāi)展其他相關(guān)水下工程都有著非常重要的意義。論文基于大型有限元分析軟件ANSYS,通過(guò)建模參數(shù)化,計(jì)算參數(shù)化,結(jié)果處理參數(shù)化,對(duì)近岸段海管進(jìn)行波流耦合場(chǎng)的計(jì)算分析。研究探尋了波流耦合—相位角的變化規(guī)律,進(jìn)而利用有限元及命令流將算法流水線化,形成不同的子程序,如建模子程序、波浪搜索子程序、后處理子程序等。再利用微軟公司的C#語(yǔ)言,進(jìn)行軟件的二次開(kāi)發(fā),形成窗口式的人機(jī)交互模式,將冗雜的代碼轉(zhuǎn)化為可以互動(dòng)的窗口服務(wù),方便工程人員調(diào)用。本文也在軟件開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)算法的優(yōu)化,減少計(jì)算機(jī)分析耦合場(chǎng)所需的大量時(shí)間,提高計(jì)算機(jī)效率,并開(kāi)發(fā)了相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù),為類似工程分析,提供效率保障。其優(yōu)化算法的思想,同時(shí)能為其他工程的相關(guān)計(jì)算提供一定參考。
【圖文】：

無(wú)不彰顯其在人類發(fā)展中的重要地位。截止到 2014 年初，全石能源探明可開(kāi)采儲(chǔ)量分別為煤炭 8915 億噸、石油 2382 億噸和天然氣 18立方米。按照世界目前平均開(kāi)采速度，這些煤炭、石油、天然氣可分別開(kāi)3 年、53 年和 55 年[1]。其中，陸地油氣迅速開(kāi)采，導(dǎo)致陸地油氣日漸枯竭對(duì)于陸地更廣闊的海洋，其油氣的開(kāi)發(fā)已然成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。海洋面積廣闊，蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，儲(chǔ)量豐富，可以滿足日益衰減的油氣資源。海洋的開(kāi)發(fā)順應(yīng)了人類對(duì)能源的渴求，因此，，海洋石油的開(kāi)發(fā)與的任務(wù)非常艱巨和迫切。在海洋油氣的開(kāi)發(fā)與開(kāi)采中，海洋平臺(tái)、水下生產(chǎn)、FPSO 以及水下機(jī)器人等結(jié)構(gòu)，在海洋石油的開(kāi)采發(fā)揮了重要作用。海洋石油鉆井平臺(tái)，可以分類為可移動(dòng)式鉆井平臺(tái)和固定式鉆井平臺(tái)兩定式鉆井平臺(tái)包括重力式平臺(tái)、導(dǎo)管架平臺(tái)、張力腿平臺(tái)（TLP）等形式；動(dòng)式鉆井平臺(tái)包括自升式平臺(tái)、半潛式平臺(tái)等形式。而與平臺(tái)相對(duì)應(yīng)的水下系統(tǒng)，包括采油樹(shù)、管匯等結(jié)構(gòu)。FPSO 為載有大型油氣處理系統(tǒng)的儲(chǔ)油船常使用數(shù)個(gè)海洋結(jié)構(gòu)物連結(jié)成網(wǎng)，形成區(qū)域化的海上油氣開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，如圖示。

圖 1-2 海底管道截面圖避免管道在海底發(fā)生破損、斷裂等突發(fā)狀況造成重大經(jīng)濟(jì)損失壞等情況的發(fā)生，世界各個(gè)國(guó)家對(duì)于海底管道相關(guān)問(wèn)題的研究計(jì)理論也較為廣泛，為評(píng)估海管風(fēng)險(xiǎn)和可靠性分析，各國(guó)研究力學(xué)耦合和響應(yīng)問(wèn)題，也進(jìn)行了較為深入的研究和探索。5 年，我國(guó)對(duì)海洋管道進(jìn)行最初的工程探索，在渤海區(qū)埕北油
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP311.52;TE973.1

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本文編號(hào)：2684856