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内孤立波作用下缓波形立管动力特性研究
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作者 余杨 刘晓伟 +3 位作者 李振眠 孙若飞 杨政龙 徐立新 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期803-817,共15页
我国南海活跃着大量内孤立波,严重威胁海洋工程作业的安全。本文采用向量式有限元方法分析内孤立波作用下深海缓波形钢悬链立管动力特性,建立考虑触地段土反力和内孤立波载荷的缓波形钢悬链立管动力模型,根据mKdV方程求解内孤立波载荷,... 我国南海活跃着大量内孤立波,严重威胁海洋工程作业的安全。本文采用向量式有限元方法分析内孤立波作用下深海缓波形钢悬链立管动力特性,建立考虑触地段土反力和内孤立波载荷的缓波形钢悬链立管动力模型,根据mKdV方程求解内孤立波载荷,基于向量式有限元梁单元编制Fortran计算程序。分析不同入射角内孤立波作用下立管的位移极值、张力及弯矩变化趋势,并比较缓波形立管与简单钢悬链立管在内孤立波作用下的动力特性。结果表明:内孤立波作用下,缓波形钢悬链立管会有较大的位移响应,特别是顶部悬垂段会有较大的水平位移;缓波形立管比简单钢悬链立管有更显著的张力变化幅值,有更加复杂的弯矩变化趋势。 展开更多
关键词 波形钢悬链立管 内孤 向量式有限元 KdV理论 动力响应
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考虑内流作用的缓波形立管非线性静动力分析 被引量:5
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作者 刘震 郭海燕 牛建杰 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期101-107,共7页
考虑内流的作用,研究缓波形立管在海洋环境荷载作用下的非线性静动力力学性能。采用细长柔性杆理论,建立缓波形立管运动方程,利用有限元法进行离散,运用Newton-Raphson法和Newmark-β法分别对立管进行静动力分析,编制缓波形立管计算分... 考虑内流的作用,研究缓波形立管在海洋环境荷载作用下的非线性静动力力学性能。采用细长柔性杆理论,建立缓波形立管运动方程,利用有限元法进行离散,运用Newton-Raphson法和Newmark-β法分别对立管进行静动力分析,编制缓波形立管计算分析程序LWRNM,研究缓波形立管在海流、内流、浮体漂移与运动作用下的结构响应。结果表明:随着海流从x负向变成x正向和流速的增大,缓波形立管线形变缓,有效张力增大,弯曲曲率的极值减小;随着内流流速的增加,缓波形立管的固有频率下降;随着顶部浮体从近端向远端漂移,缓波形立管的有效张力增大,弯曲曲率的极值减小;纵荡和垂荡作用下,缓波形立管的顶部有效张力变化周期与浮体激励周期相同,横荡作用下,顶部有效张力变化周期为浮体激励周期的二分之一,垂荡作用下,缓波形立管顶部有效张力变化幅值最大,纵荡作用下次之,横荡作用下最小。 展开更多
关键词 缓波形立管 内流 有效张力 弯曲曲率
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考虑海流效应的缓波形立管安装过程力学响应 被引量:4
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作者 顾继俊 黄俊 +3 位作者 高磊 王树江 贾纪川 曹喜平 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期202-211,共10页
为分析缓波形立管安装过程中的力学响应问题,基于虚功原理建立了缓波形立管安装过程的力学模型,采用有限差分与Newton-Raphson算法分别进行力学模型的离散与迭代求解,并将理论计算结果与OrcaFlex仿真结果进行了对比,验证了其可靠性。采... 为分析缓波形立管安装过程中的力学响应问题,基于虚功原理建立了缓波形立管安装过程的力学模型,采用有限差分与Newton-Raphson算法分别进行力学模型的离散与迭代求解,并将理论计算结果与OrcaFlex仿真结果进行了对比,验证了其可靠性。采用该模型对立管不同安装方法、海流流速及立管浮筒参数等对安装过程中立管的力学响应规律进行研究。结果表明:连续安装时,立管最大弯矩、最大剪力和顶部张力近似呈线性变化,而分段安装时则呈现相应波动;顺流安装时流速增加对立管形态影响较小,但会导致立管顶部张力变大,而逆流安装对立管形态影响较大,且流速增加,立管顶部张力减小;浮力因子增大,立管最大弯矩、最大剪力也增加,但顶部张力呈线性下降趋势;浮筒长度变化会使立管最大弯矩点发生显著变化,且随浮筒长度增加,最大剪力和顶部张力呈下降趋势。本文研究成果为缓波形立管的安装提供了参考。 展开更多
关键词 缓波形立管 安装过程 力学分析 虚功原理
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两相流作用下缓波形立管的动力响应研究 被引量:5
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作者 顾继俊 李云龙 《石油机械》 北大核心 2021年第1期95-101,123,共8页
针对海洋油气开采中缓波形立管与其内部输送的流体耦合作用下容易导致立管流致振动的问题,建立了局部缓波形立管系统模型,基于k-ε湍流模型,设置不同入口气相体积分数和质量流量,建立了不同工况下缓波形立管系统的两相流双向流固耦合模... 针对海洋油气开采中缓波形立管与其内部输送的流体耦合作用下容易导致立管流致振动的问题,建立了局部缓波形立管系统模型,基于k-ε湍流模型,设置不同入口气相体积分数和质量流量,建立了不同工况下缓波形立管系统的两相流双向流固耦合模型,并进行数值模拟。通过监测立管在关键点的位移、应力变化以及立管截面的流型变化,研究立管的振动规律。研究结果表明:在下倾管中,随着入口气相体积分数的减小,两相流更容易呈现稳定的分层流动状态;当缓波形立管中入口气液相流量较小时容易引起严重段塞流,段塞流的喷发加剧了立管的振动;改变流动参数会引发立管共振,且各种工况下立管所受的最大应力均处在流体入口的固支端;当入口气相体积分数从0.50增加到0.75时,立管的振动位移和最大应力均发生大幅度增长。研究结果可为缓波形立管的振动和疲劳特性评估提供指导。 展开更多
关键词 缓波形立管 两相流 流固耦合 气相体积分数 段塞流 数值模拟
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缓波形钢悬链立管时域动力与疲劳分析 被引量:4
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作者 沈玉琦 尉志源 +1 位作者 仲伟东 张橙 《船海工程》 北大核心 2018年第3期164-168,共5页
为研究缓波形钢悬链立管相对于简单钢悬链立管在运动、强度及疲劳等性能方面的变化,并充分考虑与其强度及疲劳特性有关的影响因素,以进一步提升其工作的安全性,基于悬链线法和集中质量法对缓波形钢悬链立管进行静力、动力分析,利用S-N... 为研究缓波形钢悬链立管相对于简单钢悬链立管在运动、强度及疲劳等性能方面的变化,并充分考虑与其强度及疲劳特性有关的影响因素,以进一步提升其工作的安全性,基于悬链线法和集中质量法对缓波形钢悬链立管进行静力、动力分析,利用S-N曲线法对其进行疲劳分析,将缓波形钢悬链立管动态运动计算结果、强度及疲劳特性与简单钢悬链立管进行对比,探讨总结了不同立管设计参数对其运动特性的影响规律。 展开更多
关键词 波形钢悬链立管 动态运动 强度 疲劳
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钢悬链线立管初始位形及内力分析 被引量:3
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作者 李效民 马芳俊 郭海燕 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期116-122,共7页
基于向量式有限元法对钢悬链线立管初始几何位形及内力进行了建模和求解。向量式有限元是以向量式力学与数值计算为基础的一种结构行为分析的创新性方法。本文提出了一种初始位形建模新方案,将立管离散成一系列质点的集合,质点间用只承... 基于向量式有限元法对钢悬链线立管初始几何位形及内力进行了建模和求解。向量式有限元是以向量式力学与数值计算为基础的一种结构行为分析的创新性方法。本文提出了一种初始位形建模新方案,将立管离散成一系列质点的集合,质点间用只承受内力而无质量的弯曲杆件元连接,采用牛顿第二定律来表达质点的运动行为,并用中央差分的显式积分法求解质点各时刻的控制方程,编制相应Matlab求解程序。与他人研究对比分析了三种立管形式,结果表明基于向量式有限元的位形求解方案是可行和正确的,分析了该方法所具备的优势,为悬链线立管初始位形和内力计算提供了一种高效的数学模型及可靠稳定的数值模拟方法。 展开更多
关键词 向量式有限元 简单钢悬链线立管 波形钢悬链线立管 几何位形
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