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缓波型立管移管安装全过程非线性动力响应数值研究
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作者 阮伟东 刘凯 +1 位作者 周成承 聂庆林 《海洋工程》 北大核心 2025年第2期43-53,共11页
随着海洋油气工程不断向更深海域发展,海洋立管的安装面临着越来越大的挑战。基于实际工程项目案例和OrcaFlex软件,结合缓波型立管移管安装主要步骤建立了深水钢质缓波型立管移管安装全过程力学评估模型,开展了深水缓波型立管移管安装... 随着海洋油气工程不断向更深海域发展,海洋立管的安装面临着越来越大的挑战。基于实际工程项目案例和OrcaFlex软件,结合缓波型立管移管安装主要步骤建立了深水钢质缓波型立管移管安装全过程力学评估模型,开展了深水缓波型立管移管安装全过程数值模拟分析和关键参数影响评价,研究了缓波型立管移管安装过程各阶段力学性能变化规律,并针对安装船与浮式平台水平距离以及立管顶端下放深度进行参数敏感性分析。研究发现,安装船与平台水平距离以及立管顶端下放深度对收放(A&R)缆绳和平台吊缆张力影响较小,而对转移阶段缆绳悬垂角和立管弯矩有着较大影响。该研究可以为海上油气开采管道铺设工程提供一定参考。 展开更多
关键词 缓波型立管 移管安装 全过程模拟 A&R缆绳
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非平坦海床下缓波型立管转移过程中的参数分析 被引量:1
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作者 曹建宇 顾继俊 +2 位作者 曹喜平 黄俊 杨清浩 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期21-31,共11页
随着海上油气田探索及开发水域不断加深,通常会遇到有坡度的海床,这对缓波型立管的安装转移提出了更高的要求。基于虚功原理和最小势能原理,建立了缓波型立管的力学分析模型。基于该模型在非平坦海床条件下对缓波型立管转移过程做参数分... 随着海上油气田探索及开发水域不断加深,通常会遇到有坡度的海床,这对缓波型立管的安装转移提出了更高的要求。基于虚功原理和最小势能原理,建立了缓波型立管的力学分析模型。基于该模型在非平坦海床条件下对缓波型立管转移过程做参数分析,研究海床坡度角、安装船张力、浮筒段长度、船与平台的水平间距等参数对缓波型立管转移过程的影响。研究发现:随着海床坡度角的增大,立管转移过程中的拱弯弯曲程度加剧,上拱点、下垂点均上移,悬挂点张力及最大剪力均减小;在非平坦海床下,随着影响参数的改变,立管上拱点、下垂点和悬挂点张力变化的拐点和趋势不同。该结论为在非平坦海床海洋环境下缓波型立管的设计与应用提供一定的参考。 展开更多
关键词 非平坦海床 缓波型立管 安装转移 参数分析 海床坡度角
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基于神经网络优化算法的海洋动态缓波型立管设计 被引量:2
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作者 黄松 黄宇杰 何杨烨 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期83-94,共12页
柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂。通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立... 柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂。通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立管分析软件OrcaFlex,在充分考虑环境因素、船体结构、立管材料和线型以及重力块、浮力块、系链等配置参数的情况下,建立缓波型立管系统有限元模型,通过静动态分析验证其满足设定的关于立管构型、张力、弯曲半径,系链张力和FPSO偏移量5个约束条件。结合神经网络优化算法和遗传算法制定出针对文中立管系统的优化算法并通过MATLAB编程将浮力块数量优化至最少,之后基于L-M算法构建神经网络模型,通过迭代训练提升精度,得到最终参数优化结果。通过对比优化前后静动态分析结果可知:优化后浮力块数量大幅减少,立管最大有效张力大幅减小,而悬挂段最低点深度有一定程度的增大,整体构型更趋向于合理的缓波型构型。 展开更多
关键词 缓波型立管 浮力块 动态响应 神经网络 优化设计
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基于遗传算法的缓波型立管多目标集成优化 被引量:4
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作者 余杨 刘成 +2 位作者 余建星 赵明仁 李振眠 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第2期31-41,共11页
缓波型立管由于设计参数较多且优化目标之间相互影响,设计结果具有很大的不确定性。随着代理模型和智能优化算法的发展,针对缓波型立管的优化可以提出更好的解决方案。以提高力学性能和经济效益为优化目标,采用基于Kriging插值模型和NSG... 缓波型立管由于设计参数较多且优化目标之间相互影响,设计结果具有很大的不确定性。随着代理模型和智能优化算法的发展,针对缓波型立管的优化可以提出更好的解决方案。以提高力学性能和经济效益为优化目标,采用基于Kriging插值模型和NSGA-II算法的多目标优化策略,对考虑顶部浮体影响的深水缓波型立管进行动力响应分析,并开展线型—截面双目标优化集成设计和线型—浮筒三目标优化集成设计。将处于不同几何尺度的设计变量进行集成,旨在各目标存在相互竞争的情况下,与截面、浮筒设计形成有效互动以提高线型设计的总体性能。结果表明,Pareto最优解集可提供多个选择方案,以满足工程实际需要。将所选最优方案与初始设计进行对比,并以疲劳性能和成本估算作为优化的校核指标,取得了理想的优化效果。 展开更多
关键词 缓波型立管 遗传算法 代理模 动力响应 多目标优化 集成设计
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转塔式系泊FPSO中的缓波型立管水动力分析 被引量:4
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作者 徐显明 朱克强 +2 位作者 姬芬芬 刘科伟 白勇 《中国航海》 CSCD 北大核心 2016年第4期71-75,96,共6页
基于凝集质量法,通过改变浮块的数量和分布位置对传统缓波型立管的结构形状进行改进。结合墨西哥湾200 m水深转塔式系泊浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)工程实例,对改进型缓波型立管和传统型缓... 基于凝集质量法,通过改变浮块的数量和分布位置对传统缓波型立管的结构形状进行改进。结合墨西哥湾200 m水深转塔式系泊浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)工程实例,对改进型缓波型立管和传统型缓波型立管在极限工况下的有效张力和曲率分布进行对比分析,对转塔脱离FPSO前后2个过程、2种缓波型立管和简单钢悬链立管在触地点处的极限强度进行校核,得出极限工况下3种立管在转塔脱落过程中触地点处的动态响应特性和极限强度,为工程中立管结构形状的选取提供参考。 展开更多
关键词 凝集质量 缓波型立管 转塔系泊 有效张力 曲率 极限强度
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多浮筒段缓波型立管向量有限元分析 被引量:2
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作者 余杨 赵宇 +4 位作者 张振兴 吴晗 李振眠 张阳 傅一钦 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期561-574,共14页
单浮筒段的缓波型柔性立管存在着局部张力或者弯矩过大的情况,并且有着位型拱起过高等问题.针对单浮筒段的缓波型柔性立管存在的这些问题,对多浮筒段的缓波型柔性立管进行研究,基于Fortran通过向量式有限元(VFIFE)法建立了缓波型柔性立... 单浮筒段的缓波型柔性立管存在着局部张力或者弯矩过大的情况,并且有着位型拱起过高等问题.针对单浮筒段的缓波型柔性立管存在的这些问题,对多浮筒段的缓波型柔性立管进行研究,基于Fortran通过向量式有限元(VFIFE)法建立了缓波型柔性立管的数学模型,并且通过改变浮筒段的数量、浮筒段的间距、浮筒段的单位浮力、部分浮筒段的浮力损失、海流的速度、浮筒段的位置对多浮筒段的缓波型立管进行静力计算,分析上述条件的改变对静力平衡状态下的缓波型立管的影响;并在实际海况下模拟出悬挂点垂荡激振,对悬挂点垂荡激振下的多浮筒段缓波型立管开展响应特性研究,分析了管段中部的最大弯矩、悬挂点处的最大有效张力以及速度分量的整体动态分布变化.发现在不改变浮筒段单位浮力的情况下,仅通过调整浮筒段数量、间距或者位置是无法同时降低立管顶部的最大有效张力与立管中部的最大弯矩的.除此之外,立管的整体构型也需要进行考虑.只有兼顾浮筒段数量、间距以及位置这三者对立管中部的最大弯矩、悬挂点处的最大有效张力以及立管的整体构型的影响才能获得缓波型立管的最优布局;同时还发现,随着浮筒段数量的增加,多浮筒段缓波型立管能够更好地限制立管的纵向运动,这对限制立管的疲劳损伤有一定的现实意义. 展开更多
关键词 柔性立管 多浮筒段 向量式有限元 静力分析 动力分析
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缓波形立管的复合构型响应分析 被引量:2
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作者 余杨 吴凡蕾 +3 位作者 余建星 张振兴 傅一钦 张阳 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期90-100,共11页
深海立管运用浮力块能有效隔离悬挂点与触地区(TDP)的动力响应,减少上部浮体运动导致管道触地区的动态屈曲等负面影响.采用集中质量法建立整体立管的非线性力学模型,应用海洋工程分析软件OrcaFlex进行数值模拟,考虑两种不同浮子段布置... 深海立管运用浮力块能有效隔离悬挂点与触地区(TDP)的动力响应,减少上部浮体运动导致管道触地区的动态屈曲等负面影响.采用集中质量法建立整体立管的非线性力学模型,应用海洋工程分析软件OrcaFlex进行数值模拟,考虑两种不同浮子段布置形式的立管构型,分别为缓波型立管(LwSCR)与赋形立管(Shaped SCR),对比二者静态力学特性.考虑南海一年一遇不规则波工况及FPSO运动,分析LwSCR与Shaped SCR重点位置的垂向运动响应,归纳两种波型优缺点,并应用于复合构型立管的构型优化中.提出两种双波复合构型的优化结构并与传统LwSCR双波型进行有效张力及垂向运动响应对比,提出一种优化后的三波复合构型,并与单波、双波构型进行力学特性及垂向运动响应对比分析.结果表明:LwSCR的整体静态有效张力低于Shaped SCR,且浮子段静态弯矩值随着高度逆差增高而增大.Shaped SCR的重点位置垂向运动响应相对更弱,采用该构型能提高立管在海流中的稳定性.但Shaped SCR构型立管暴露在海流中的长度更短,管道到达触地区域的动态响应衰退量不足.在多波复合构型优化中发现三波复合构型具有最佳运动隔离效果,在实际工程中若合理运用Shaped SCR与LwSCR的复合构型,能降低立管整体张力分布水平及触地点的运动响应,提高整体工程的安全性及立管的使用寿命. 展开更多
关键词 缓波型立管(LwSCR) Shaped SCR 优化 OrcaFlex
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缓波型柔性立管涡激响应数值模拟 被引量:3
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作者 周岳 桑松 +1 位作者 曹爱霞 朱晓 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期1479-1487,共9页
缓波型柔性立管的涡激振动问题是当前海洋工程界的研究热点。本文基于Milan尾流振子模型,通过OrcaFlex软件及悬链线方程,考虑缓波型柔性立管的几何非线性及三维效应,基于等效原则将缓波型柔性立管转换为直立立管进行分析,同时探讨了不... 缓波型柔性立管的涡激振动问题是当前海洋工程界的研究热点。本文基于Milan尾流振子模型,通过OrcaFlex软件及悬链线方程,考虑缓波型柔性立管的几何非线性及三维效应,基于等效原则将缓波型柔性立管转换为直立立管进行分析,同时探讨了不同浮子段覆盖率对缓波型柔性立管涡激振动特性的影响规律,给出了立管不同轴向位置处的运动轨迹,为揭示缓波型柔性立管涡激运动特征提供了借鉴。 展开更多
关键词 柔性立管 尾流振子 涡激振动 浮子 运动轨迹
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