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《大连理工大学》 2008年
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波流耦合作用下的立管涡激振动分析

白长旭  
【摘要】: 随着海洋石油工程不断向深水海域拓展,深水平台立管的安全问题日益突出。在一定的特征波浪作用下,具有较低阶固有频率的深水立管极易发生涡激振动,进而导致疲劳破坏。 本文以深海立管的涡激振动为研究对象,重点研究影响立管固有频率变化的各种因素,对立管顶张力、长度、外径、壁厚和内流密度的影响做了较为深入的分析并提出了避免发生锁频共振的方法。另外,通过给定的深水立管第二边界条件模拟立管上端的漂移运动,得到了更为合理的结构动位移和动弯矩,有利于进一步深入研究深水立管的动力学特性。通过对第二边界条件下深水立管的动力学分析发现:当立管振动达到一定程度且V_r数超过某一数值后,立管涡激振动频率和尾迹涡脱落频率的变化偏离了Strouhal规律,但频率的变化始终一致;轴向的振动幅值远小于横向振动的幅值,数值计算中可以忽略其影响;虽然横向振动的幅值比纵向振动的幅值大,但是横向振动频率却比纵向振动的频率小;随着流速的升高,立管的振动幅值经历了一个先增大后减小的过程。 本文利用ABAQUS对立管进行数值模拟计算其动力响应,应用Morison方程求出波流耦合载荷,将水动力载荷由流场传递到立管进行动力分析,在振动分析中,每一步的计算结果作为下一步的初始条件进行迭代分析。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB533

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