资源描述：
《深海柔性立管涡激振动经验模型建立及应用_唐国强.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷第3期中国海洋平台Vol.25No.32010年6月CHINAOFFSHOREPLATFORMJune.,2010文章编号:10014500(2010)03001205深海柔性立管涡激振动经验模型建立及应用唐国强,滕斌,吕林,勾莹,张建侨,宋吉宁(大连理工大学,大连116024)摘要:本文在借鉴以往研究成果的基础上,建立了能够预报深海柔性立管涡激振动的经验模型并独立开发了相应的计算程序。经与SHEAR7计算结果验证表明,经验模型准确可靠,可用于深海柔性立管涡激振动响应的分析、预测。并利用数学模型和计算程序,研究了立管结构顶部张力、水流速度、立管内外径以及管
2、壁厚度等因素对深海柔性立管涡激振动动力响应特征的影响。关键词:柔性立管;涡激振动;动力响应;经验模型中图分类号:O327文献标识码:ADevelopmentandApplicationofanEmpiricalModelforVortexInducedVibrationofFlexibleDeepWaterRiserTANGGuoqiang,TENGBin,LVLin,GOUYing,ZHANGJianqiao,SONGJining(DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)Abstract:Vortexind
3、ucedvibration(VIV)isanimportantfactoraccountedforthefatigueofflexibledeepwaterriser.Basedonthepreviousresearchwork,anempiricalmodelwasproposedinthisworktopredicttheresponsesofdeepwaterriserinducedbythevortexinducedvibration.ThemathematicalmodelandthecorrespondingFortranCodesarevalidatedbythecompar
4、isonswiththeresultsproducedbySHEAR7.Employingthepresentmodel,theinfluencesofthetoptension,incidentcurrentvelocity,outerdiameter,innerdiameterandwallthicknessofrisersonthedynamicresponsewerefurtherinvestigated.Keywords:flexibleriser;vortexinducedvibration;dynamicresponse;empiricalmodel0引言深海细长柔性立
5、管系统所承受的海洋环境荷载主要来自于水流的作用。当水流经过立管结构物时,会在立管两侧产生交替的漩涡脱落,进而使作用在立管上的横向力表现出明显的周期性变化特征。钝体绕流产生的横向力通常具有较大的振动幅值,同时深海立管的振动频率较低,与涡脱落及其产生的激振力频率较接近,此时立管很容易发生涡激振动现象,造成立管结构的疲劳破坏或立管间的碰撞,给工程带来不利影响。由于立管在海洋油气资源开发中的重要性,国内外许多学者都对与之相关的涡激振动问题进行了研究,[1]提出了不同的经验预报模型。Hartlen和Currie创造性提出了采用VanDePol方程来近似代替升力系数[2]的控制方程,通过与结构动力方程的联
6、合求解计算立管的涡激振动动力响应问题。Iwan和Blevins通过[3]引入流体变数的概念,提出了用于预测弹性圆柱体涡激振动的尾流阵子模型。在此模型基础上,Iwan进收稿日期:20091015基金项目:国家(八六三)计划3000m水深半潜式钻井平台关键技术研究(课题编号:2006AA09A103)作者简介:唐国强(1982-),男,博士研究生,从事立管涡激振动研究工作。第3期唐国强等深海柔性立管涡激振动经验模型建立及应用13[4,5]一步提出了预测非均匀流情况下圆柱体的涡激振动问题。Triantafyllou应用格林函数的方法计算了无限长的立管在剪切流下的涡激
7、振动问题。[6][7]在立管涡激振动的经验模型中,最具代表性的研究成果当属VIVANA以及SHEAR7,这两个商业软件已被广泛用于实际的工程问题中。VIVANA程序采用有限元数值分析方法来计算立管涡激振动的动力响应;SHEAR7程序则从能量平衡的观点建立了立管涡激振动振幅的表达式并迭代计算共振模态的振幅,进而在该基础上利用模态叠加原理计算立管的位移均方根、加速度均方根、应力均方根以及立管的疲劳等。
