收藏本站
《中国海洋大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

考虑顺流向振动的深水顶张力立管涡激振动分析

唐世振  
【摘要】: 涡激振动是造成深水立管疲劳损伤的一个重要因素,关于涡激振动的研究逐步完善。但是,前期涡激振动的研究主要针对立管横向振动,结构在顺流向的振动往往被限制,很少有研究对立管的两向自由度振动进行研究,这主要是因为前期的研究认为顺流向振动的幅值相对较小,可以不考虑。 但是近期发现顺流向振动影响到漩涡的脱落模式以及横向振动的响应幅值。但是迄今为止,国内外研究者并没有对两向涡激振动进行系统研究。 本文的研究目的就是通过数值方法研究顶张力立管两向涡激振动动力特性及疲劳损伤,并开发用于顶张力立管动力分析及疲劳分析的软件。 研究内容主要包括:提出了考虑横向流固耦合的横向升力及顺流向脉动拖曳力的修正模型,考虑了附加质量和附加阻尼的影响;并对其模型进行了验证;研究质量比肌术和频率比(f*=顺流向振动频率/横向振动频率)对立管动力特性及疲劳损伤的影响;通过MATLAB编程开发立管动力分析及疲劳分析系统,提出非等效管模型。 研究认为:当质量比m*6.0时,顺流向振动相对于横向振动来说可以忽略不计,并且顺流向振动频率与横向振动频率之间维持2倍的关系,结果同现有的实验结果符合;当质量比m*6.0时,顺流向振动幅值明显增大,尤其是顺流向振动处于锁频状态时。并且,两者频率成分中不仅具有2倍的关系,同时还存在着部分相同频率。频率比不同时,在较宽的低约化速度带顺流向对横向振动起到一定的抑制作用;在6.3Ur8.0时,顺流向振动的考虑使得横向振动幅值具有一个小的增幅。但是,不同频率比时,横向振动的考虑都使得顺流向振动幅值具有较大的增幅。低质量比时,当横向振动响应幅值处于“初始支”时,顺流向振动产生的疲劳等同于横向振动的疲劳,不可忽略;在“超上支”时,顺流向振动疲劳在较宽的约化速度范围对立管的疲劳损伤并不起主要的作用。但是,两向自由度时横向振动产生的疲劳相对于单自由度时的横向疲劳在6.5≤Ur≤8.5时增加一倍,可见考虑顺流向振动时,立管的疲劳损伤增幅较大。在“下支”时,顺流向振动对横向振动疲劳的影响不明显。当频率比为1.0时,顺流向振动在5.0≤Ur≤8.0时影响横向振动疲劳。在频率比为2.0时,顺流向振动对横向振动疲劳影响不是很明显,略有增大;在两种频率情况下,横向振动的考虑都将增大顺流向振动疲劳。开发的立管动力分析及疲劳分析系统可以有效地预测立管的动力特性和疲劳损伤。由非等效管模型计算得到的外套管和内套管的强度更加符合工程实际。 顶张力立管的两向涡激振动是国内外都比较新的研究课题,本文的研究得到了一些结论,可以用于工程实际。但是还有许多特性与现象需要更多的研究。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U661.44

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 邵卫东;深海顶张力立管参激—涡激耦合动力响应分析[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马驰,董艳秋,杨丽婷;海洋平台张力腿在两种边界条件下的涡激非线性振动的比较研究[J];船舶力学;2000年01期
2 潘志远,崔维成,刘应中;低质量—阻尼因子圆柱体的涡激振动预报模型[J];船舶力学;2005年05期
3 黄智勇;潘志远;崔维成;;两向自由度低质量比圆柱体涡激振动的数值计算[J];船舶力学;2007年01期
4 郭海燕 ,王树青 ,吴纪宁 ,刘德辅;Dynamic Characteristics of Marine Risers Conveying Fluid[J];China Ocean Engineering;2000年02期
5 郭海燕,王元斌,傅强;The Effect of Internal Fluid on the Response of Vortex-Induced Vibration of Marine Risers[J];China Ocean Engineering;2004年01期
6 郭海燕;娄敏;;Experimental Study on Coupled Cross-Flow and in-Line Vortex-Induced Vibration of Flexible Risers[J];China Ocean Engineering;2008年01期
7 余建星,罗延生,方华灿;海底管线管跨段涡激振动响应的实验研究[J];地震工程与工程振动;2001年04期
8 李昕,刘亚坤,周晶,马恒春;海底悬跨管道动力响应的试验研究和数值模拟[J];工程力学;2003年02期
9 郭海燕,傅强,娄敏;海洋输液立管涡激振动响应及其疲劳寿命研究[J];工程力学;2005年04期
10 黄维平;王爱群;李华军;;海底管道悬跨段流致振动实验研究及涡激力模型修正[J];工程力学;2007年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鲜荣;廖海黎;朱超;;一维钝体竖向涡激振动拍振响应及涡激力识别[J];四川建筑科学研究;2011年03期
2 马驰,董艳秋,杨丽婷;海洋平台张力腿在两种边界条件下的涡激非线性振动的比较研究[J];船舶力学;2000年01期
3 王一飞;潘志远;黄小平;崔维成;;深海立管涡激振动疲劳损伤影响因素分析[J];船舶力学;2006年05期
4 孟丹;郭海燕;;深水钢悬链线立管顺流向非线性动力分析[J];船舶力学;2012年Z1期
5 郭海燕;娄敏;董晓林;齐晓亮;;Numerical and Physical Investigation on Vortex-Induced Vibrations of Marine Risers[J];China Ocean Engineering;2006年03期
6 黄智勇;崔维成;刘应中;黄小平;;Reynolds and Mass-Damping Effect on Prediction of the Peak Amplitude of A Freely Vibrating Cylinder[J];China Ocean Engineering;2008年01期
7 薛鸿祥;唐文勇;张圣坤;;Simplified Prediction Model for Vortex-Induced Vibrations of Top Tensioned Risers[J];China Ocean Engineering;2008年02期
8 杨和振;李华军;;Instability Assessment of Deep-Sea Risers Under Parametric Excitation[J];China Ocean Engineering;2009年04期
9 张建红;林小静;熊中生;鲁晓兵;;海洋平台地基基础变形破坏离心模拟和极限分析[J];长江科学院院报;2012年01期
10 李祥辉;王成善;金玮;冉波;;深海沉积理论发展及其在油气勘探中的意义[J];沉积学报;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李敢;黄小平;崔维成;;钢悬链线立管涡激疲劳损伤敏感参数研究[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
2 周晶;李昕;范颖芳;;海底悬跨管道地震反应分析——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
3 王辉;何宁;王波;王凤云;叶根;;流花项目PLET安装过程模拟[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
4 鞠少栋;陈国明;畅元江;孙友义;;辅助管线对深水钻井隔水管涡激振动影响分析[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
5 王懿;段梦兰;曹静;;深水钢质悬链线立管涡激振动疲劳寿命分析[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
6 谭越;刘明;石云;;水下管汇结构及防沉板基础分析[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
7 何小超;王娴;杨海军;卫军;王攀;李长亮;;南海深水油气资源的开发现状[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
8 惠磊;葛斐;洪友士;;水中悬浮隧道在均匀来流作用下的动力响应[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2006年
9 雷松;张文首;赵岩;岳前进;;FDPSO立管涡激振动响应分析[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
10 李妍;马万俊;高德利;;钻井隔水管基本周期简化计算方法[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹俊伟;基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳强度研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 高峰;超深水顶端张紧式钻井隔水管结构与VIV疲劳分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 杨雷;垂直式水下卡爪连接器结构设计及运动稳定性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 周国成;管束流致振动与噪声特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 董婧;挠性立管涡激振动的离散涡方法研究[D];大连理工大学;2010年
6 胡克;基于涡激振动实验的渔场浮体水动力数值模拟[D];大连理工大学;2010年
7 杨洪彪;基于顶张紧式立管动力分析的关键参数研究[D];大连理工大学;2010年
8 李卫锋;基于张力腿平台的顶张紧式立管安装分析[D];大连理工大学;2010年
9 裴昊;QE65000控制平台开发与功能扩展[D];中国海洋大学;2010年
10 李洪春;顶张力立管顺流向动力响应及疲劳研究[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄旭东;张海;王雪松;;海洋立管涡激振动的研究现状、热点与展望[J];海洋学研究;2009年04期
2 郭海燕,傅强,娄敏;海洋输液立管涡激振动响应及其疲劳寿命研究[J];工程力学;2005年04期
3 黄维平;李华军;;深水开发的新型立管系统——钢悬链线立管(SCR)[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2006年05期
4 黄维平;白兴兰;孙传栋;玄金;;国外Spar平台研究现状及中国南海应用前景分析[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2008年04期
5 黄维平;白兴兰;李华军;;国外深水钢悬链线立管研究发展现状[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2009年02期
6 王小东;郭海燕;高秦岭;孟丹;;钢悬链线立管触地点区域管土相互作用的有限元分析[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2010年S1期
7 文圣常,张大错,郭佩芳,陈伯海,王伟,台伟涛;改进的理论风浪频谱[J];海洋学报(中文版);1990年03期
8 潘志远;崔维成;刘应中;;阶梯状来流中立管的涡激振动响应预报[J];上海交通大学学报;2006年06期
9 王懿;段梦兰;李丽娜;何宁;王辉;;深水立管安装技术进展[J];石油矿场机械;2009年06期
10 唐友刚,谷家扬,左建立,闵建琴;隔水套管波流联合作用下非线性动力响应[J];应用数学和力学;2005年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 丁代伟;圆柱绕流及涡激振动的二维数值模拟[D];天津大学;2010年
2 王安庆;钢质悬链线立管力学特性与疲劳损伤分析[D];上海交通大学;2011年
3 王成官;海洋隔水管涡激振动特性的三维数值模拟研究[D];上海交通大学;2011年
4 李凌;大尺度深水立管非线性振动特性研究[D];天津大学;2004年
5 王丹丹;水下立管载荷与运动计算分析[D];大连理工大学;2006年
6 姜宗玉;船舶在波浪上线性运动的三维频域计算技术研究[D];大连理工大学;2008年
7 董永强;深海钢悬链线立管的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 孙传栋;深水顶张式立管的非线性动力分析及浪致疲劳研究[D];中国海洋大学;2009年
9 玄金;基于频域法的深水顶张式立管(TTR)涡激振动(VIV)与疲劳研究[D];中国海洋大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔维成,蔡新刚,冷建兴;船舶结构疲劳强度校核研究现状及我国的进展[J];船舶力学;1998年04期
2 崔维成,刘涛,祁恩荣,徐向东;散货船疲劳强度校核的确定性方法[J];船舶力学;2000年01期
3 马驰,董艳秋,杨丽婷;海洋平台张力腿在两种边界条件下的涡激非线性振动的比较研究[J];船舶力学;2000年01期
4 潘志远,崔维成,刘应中;低质量—阻尼因子圆柱体的涡激振动预报模型[J];船舶力学;2005年05期
5 李向阳;崔维成;张文明;;一种改进的疲劳裂纹扩展表达式[J];船舶力学;2006年01期
6 余建星,罗延生,方华灿;海底管线管跨段涡激振动响应的实验研究[J];地震工程与工程振动;2001年04期
7 林皋,朱彤,林蓓;结构动力模型试验的相似技巧[J];大连理工大学学报;2000年01期
8 李昕,刘亚坤,周晶,马恒春;海底悬跨管道动力响应的试验研究和数值模拟[J];工程力学;2003年02期
9 郭海燕,傅强,娄敏;海洋输液立管涡激振动响应及其疲劳寿命研究[J];工程力学;2005年04期
10 郭海燕,王树青,刘德辅;海洋环境荷载下输液立管的静、动力特性研究[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2001年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘强;裂纹尖端塑性区及潜艇模型疲劳性能数值模拟研究[D];上海交通大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许龙海,沈惠申,周宁;弹性基础上预应力任意四边形中厚板的横向振动[J];强度与环境;2005年03期
2 时彧;刘义伦;陈安华;;稀土永磁体辅助金属带传动金属带的横向振动研究[J];中国机械工程;2006年12期
3 王海波;孟庆鑫;王立权;曹立文;;水下金刚石绳锯机串珠绳横向振动的研究[J];哈尔滨工程大学学报;2007年11期
4 G.Zimmermann;胡卓人;;带轉向架客車的振动計算(上)[J];国外铁道车辆;1964年09期
5 胡时岳,吕刚;地震检波器横向振动特性分析与实验研究[J];西安交通大学学报;1991年06期
6 黄炎;弹性地基上的压杆横向振动频率方程的一般表达式[J];国防科技大学学报;1999年05期
7 王淼;顾萍;;半穿式钢桁梁桥横向振动TMD阻尼减振研究[J];石家庄铁道学院学报;2006年01期
8 杨建伟;黄强;李伟;;铁道车辆横向半主动悬挂试验系统[J];铁道车辆;2006年12期
9 王永;高强;毕永建;;弹性体导弹横向振动自适应参数估计[J];电光与控制;2009年01期
10 李彪;丁虎;陈立群;;两端受套筒约束轴向运动梁的横向振动固有频率和模态函数[J];振动与冲击;2010年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘志斌;郝召兵;伍向阳;;深水钻探面临的挑战:浅水流灾害问题[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
2 庞雄;;南海深水区低位扇研究[A];2001年全国沉积学大会摘要论文集[C];2001年
3 刘鹏辉;杨宜谦;董振升;姚京川;王巍;;重载货物列车作用下常用跨度混凝土梁横向动力性能试验研究[A];发展重载运输技术适应经济社会建设——铁路重载运输货车暨工务学术研讨会论文集(工务部分)[C];2011年
4 田琪;朱东生;;桥墩刚度对铁路车桥系统横向振动的影响[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第三卷)[C];1997年
5 刘炎海;何广汉;;单肋拱的横向自振特性研究[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
6 周海宾;任海青;江京辉;郭伟;;横向振动在规格材机械分等中的应用研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 张俊平;刘炎海;;铁路桥梁横向振动控制——隔振的研究[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第三卷)[C];1996年
8 付庄;刘洋;;超冗余线形大分子动力学建模与仿真[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
9 肖军;王华;刘军;陈少平;姜华;;琼东南盆地深水区油气成藏条件分析与勘探方向选择[A];中国矿物岩石地球化学学会第11届学术年会论文集[C];2007年
10 刘彦琦;张伟;;黏弹性传动带的空间混沌动力学特性[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;医院“药贪”被抓与医院改革的深水区[N];医药经济报;2004年
2 申天顺;紧紧抓住产权改革这个关键勇涉国企改革深水区[N];中国企业报;2004年
3 本报记者乔地;科教兴国进入“深水区”[N];科技日报;2003年
4 国家发展改革委宏观经济研究院社会发展研究所 李璐;社会问题涉入改革深水区[N];中国经济导报;2010年
5 姜泓冰;高校改革,要到“深水区”学游泳[N];人民日报;2011年
6 记者 韩晓霞;非洲深水区成全球勘探新亮点[N];中国石油报;2006年
7 广州万隆;杭萧事件:打击违规步入深水区[N];证券时报;2007年
8 闻召林 赵彤刚;7万亿 A股步入深水区[N];中国证券报;2006年
9 本报记者 朱戈;鲨鱼游向应用“深水区”[N];计算机世界;2003年
10 通讯员 孙念国 钟祥军;双壁套箱攻克深水区围堰难关[N];中国铁道建筑报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐世振;考虑顺流向振动的深水顶张力立管涡激振动分析[D];中国海洋大学;2010年
2 武吉梅;运动纸带动力学及振动控制研究[D];西安理工大学;2009年
3 赵江铭;横向梳状硅微静电谐振器机械性能分析与实验研究[D];上海大学;2006年
4 董冬冬;南海北部陆缘深水区构造演化及其资源效应[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
5 李庆华;高速回转圆盘薄片刀具横向振动的控制研究[D];吉林大学;2007年
6 袁圣强;南海北部陆坡区深水水道沉积体系研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
7 冯星梅;中小跨度铁路桥梁横向振动模拟及适应快速行车结构型式的研究[D];铁道部科学研究院;2000年
8 孙运宝;南海北部陆坡深水区地质灾害机理与钻前预测[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
9 岳祖润;铁路桥梁三维耦合振动仿真与墩台状态评估[D];铁道部科学研究院;2002年
10 龙飞飞;水流作用下含裂纹悬空管道数值分析[D];大庆石油学院;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹钱求;铁路大跨度连续梁桥桥墩设计参数对结构横向振动性能影响分析[D];中南大学;2011年
2 王小莉;单根多楔带传动系统的旋转振动及带横向振动计算方法的研究[D];华南理工大学;2011年
3 蒋超;采用粘滞阻尼器抑制中小跨度铁路钢桥横向振动的研究[D];燕山大学;2010年
4 汪小霞;基于超限货物运输安全的NX_70型平车横向振动偏移量仿真研究[D];北京交通大学;2012年
5 侯志勇;轴向运动薄膜的横向振动和稳定性分析[D];西安理工大学;2005年
6 张荣;偏心旋转圆板的横向振动和稳定性[D];西安理工大学;2008年
7 刘伟;粘弹性传动带的横向非线性振动研究[D];西北工业大学;2006年
8 刘晓冉;带有时滞位移控制的轴向行进弦横向振动响应[D];大连理工大学;2010年
9 史良洪;京沪铁路南京段桥梁横向振动问题和滁河特大桥综合整治探索[D];西南交通大学;2002年
10 王艳华;469Q汽油机正时传动机构的设计研究[D];太原理工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026