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深海立管涡激振动预报模型及影响因素
  • ISSN号:1006-7043
  • 期刊名称:《哈尔滨工程大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TE58[石油与天然气工程—油气田开发工程] TU311.3[建筑科学—结构工程]
  • 作者机构:[1]天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072, [2]上海海事大学海洋科学与工程学院,上海201306
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51239008);天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室基金项目(HESS-1510).
中文摘要:

涡激振动是立管发生破坏的主要原因之一,深海立管自重大、柔度高、顶部张力集中等会导致出现新的动力特性.为预报深海立管涡激振动并揭示其动力特性,考虑立管自重影响及线性剪切流,本文建立立管涡激振动方程,基于VanderPol尾流振子模型,采用有限差分法计算立管的振动响应,并设计涡激振动试验进行验证,最后研究流速及顶张力对立管涡激振动的影响.结果表明:流速越大,立管涡激振动频率越高,振动应力越大;同等流速下,顶张力越大,立管涡激振动主频率变化不大,但振动位移增大,振动应力减小.

英文摘要:

Vortex-induced vibration ( VIV) is one of the main causes of the destruction of marine risers. The dynam-ic VIV characteristics of deepwater risers may include their large self- weight, high flexibility, and the stress con-centration caused by top tension, among others. In order to predict the VIV of deepwater risers and determine their dynamic characteristics, we established a governing equation of VIV in risers that takes into account the self-weight and linear shear flow. We used the finite difference method to calculate the dynamic response of a riser, based on Van der Pol wake-oscillator model. We then conducted a VIV experiment to verify the prediction model. In this study, we discuss the effects of flow velocity and top tension on the VIV of deepwater risers. Our study results show that the vibration frequency and vibration stress of a riser increases, as the flow velocity increases. Under the same flow conditions, the vibration displacement of a riser increases and the vibration stress decreases as the top tension increases. The dominant frequency of a riser is hardly influenced at all by the top tension.

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期刊信息
  • 《哈尔滨工程大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:哈尔滨工程大学
  • 主编:杨士莪
  • 地址:哈尔滨市南岗区南通大街145号1号楼
  • 邮编:150001
  • 邮箱:xuebao@hrbeu.edu.cn
  • 电话:0451-82519357
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-7043
  • 国内统一刊号:ISSN:23-1390/U
  • 邮发代号:14-111
  • 获奖情况:
  • 工信部科技期刊评比"优秀期刊奖",中国高校科技期刊评比"精品期刊奖","北方十佳期刊奖",首届黑龙江省政府出版奖--优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:11823