本文關鍵詞：浮筒單點系統(tǒng)緩波式柔性立管性能研究

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【摘要】：浮筒式單點系統(tǒng)具有結構簡單,方向性好、成本低等特點,其可用于邊際油田的開發(fā)、油田早期開采及海上輸油或卸油終端。立管作為該系統(tǒng)中傳輸介質的重要組成部分,將決定著該系統(tǒng)能否正常運行。本文將非粘結性柔性立管應用到浮筒式單點系統(tǒng)中去,建立了耦合分析模型,對柔性立管的力學性能、緩波式布局、參數(shù)敏感性進行了研究,分析了浮體運動對立管響應的影響,并對立管進行了強度校核和疲勞分析。本文首先利用ABAQUS軟件對柔性立管進行了基本性能研究,得出了立管的軸向剛度和彎曲剛度曲線;與此同時利用SESAM軟件建立了浮筒和油輪的水動力模型,得到了兩者的RAO、二階平均漂移力、附加質量、附加阻尼等水動力數(shù)據(jù)；之后,根據(jù)懸鏈線基本理論對緩波式立管進行布置,并在Orcaflex軟件中建立了浮筒式單點的耦合分析模型。依托該模型進行了各項研究,結果顯示：柔性立管承受軸力的構件主要是兩層抗拉層;緩波式立管的懸掛角、浮塊參數(shù)、流體參數(shù)等會對立管的有效張力和曲率產(chǎn)生影響；正常工作時,壓載要比滿載更危險,并且浮筒的橫蕩運動,垂蕩運動,橫搖運動以及油輪的縱蕩和二階運動對立管的張力和曲率影響較大；極端荷載下立管的張力、曲率和應力都滿足規(guī)范要求,最大張力發(fā)生在遠位點,最大曲率發(fā)生在近位點；該系統(tǒng)中柔性立管疲勞壽命主要由內(nèi)層抗拉層決定,最大疲勞損傷大約出現(xiàn)在限彎接頭與立管連接點附近,對于該點的疲勞損傷張力影響因素大于曲率影響因素。
【關鍵詞】：浮筒式單點 緩波式 柔性立管 耦合分析
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P756.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 單點系泊系統(tǒng)簡介11-13
• 1.2 柔性軟管概述13-17
• 1.3 浮筒式單點及其立管研究進展17-23
• 1.3.1 浮筒式單點系統(tǒng)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 海洋柔性立管研究現(xiàn)狀20-23
• 1.4 本文研究內(nèi)容23-25
• 2 浮筒式單點及其立管基本理論25-43
• 2.1 緩波式立管基本理論25-29
• 2.2 非粘結性立管基本理論29-34
• 2.2.1 非粘結性立管的遲滯效應29-31
• 2.2.2 Orcina遲滯模型31-34
• 2.3 浮簡單點系統(tǒng)分析理論34-40
• 2.3.1 海洋環(huán)境荷載34-38
• 2.3.2 CALM系統(tǒng)運動分析38-40
• 2.4 疲勞分析基本理論40-42
• 2.4.1 S-N曲線40-41
• 2.4.2 平均應力修正模型41-42
• 2.5 本章小結42-43
• 3 緩波式柔性立管設計分析43-63
• 3.1 CALM系統(tǒng)基本參數(shù)43-49
• 3.1.1 浮筒及油輪參數(shù)43-44
• 3.1.2 柔性立管基本參數(shù)44-47
• 3.1.3 環(huán)境參數(shù)47-49
• 3.2 柔性管基本特性研究49-55
• 3.2.1 有限元模型建立49-51
• 3.2.2 分析結果51-55
• 3.3 CALM系統(tǒng)耦合模型建立55-62
• 3.3.1 浮筒及船體水動力分析55-57
• 3.3.2 緩波式立管基本布置57-62
• 3.4 本章小結62-63
• 4 CALM系統(tǒng)立管參數(shù)敏感性分析63-75
• 4.1 頂部懸掛角的敏感性分析63-64
• 4.2 浮塊參數(shù)的敏感性分析64-67
• 4.2.1 浮塊直徑敏感性分析64-66
• 4.2.2 浮塊位置敏感性分析66-67
• 4.3 輸送流體參數(shù)的敏感性分析67-72
• 4.3.1 立管內(nèi)壓的敏感性分析67-70
• 4.3.2 流體密度的敏感性分析70-72
• 4.3.3 流體速度的敏感性分析72
• 4.4 環(huán)境參數(shù)的敏感性分析72-74
• 4.4.1 水動力系數(shù)的敏感性分析72-73
• 4.4.2 土壤剪切強度的敏感性分析73-74
• 4.5 本章小結74-75
• 5 動態(tài)分析及疲勞分析75-99
• 5.1 柔性管的動態(tài)分析75-84
• 5.1.1 極端條件下動態(tài)分析75-80
• 5.1.2 工作條件下動態(tài)分析80-83
• 5.1.3 環(huán)境方向的影響83-84
• 5.2 浮體運動的影響84-87
• 5.2.1 浮筒運動的影響84-85
• 5.2.2 油輪運動的影響85-87
• 5.3 柔性管的疲勞分析87-96
• 5.3.1 ABAQUS局部分析87-90
• 5.3.2 平均應力修正90-91
• 5.3.3 疲勞分析結果91-96
• 5.4 本章小結96-99
• 6 總結與展望99-102
• 6.1 總結99-101
• 6.2 研究展望101-102
• 參考文獻102-105
• 致謝105-106
• 個人簡歷106
• 在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果106

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本文編號：1073796