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隔水管动态响应分析

孟凡召  
【摘要】: 随着全球深水石油的开发,钻井隔水管在深水流场中的研究也逐步的开展开来。隔水管理论在浅水领域相对成熟、完善,但是在深水方面尚存在不足,有待于进一步完善。本文在这样的研究背景下,综合运用ANSYS CFX 11.0软件和ANSYS中的ANSYS Workbench集成模拟环境,首先假设海洋中隔水管为刚性,对海流流场和海浪流场进行了研究;然后又假设隔水管为柔性,对其在海流流场、海浪流场以及海流与海浪的混合流场中进行了流-固耦合分析,从而为深水海洋隔水管的研究探索了一条崭新的途径。通过研究发现海流流场经过隔水管时对隔水管冲击作用明显,绕流后在隔水管后边形成漩涡脱落,海流流场中漩涡的成长过程不受上下层海水的影响,但是经过隔水管附近的海流速度大小受上下层海水影响会有所增大;波浪流场经过隔水管时周期性的波浪对隔水管有冲击作用,同时在隔水管前后两侧交替产生涡激振动。通过分析柔性隔水管在各种海洋流场中的运动规律以及耦合后的流场状况,发现隔水管在海洋流场中上下的运动状况一致,只是各个深度处的最大位移不同;隔水管在海洋环境中的变形以及运动主要受两部分作用:一是流的冲击作用,二是隔水管附近流场中出现的漩涡脱落造成的涡激振动作用。


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