论文题目: 考虑流固耦合时的海底管道悬跨段非线性动力分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 港口,海岸及近海工程
作者: 祖楠
导师: 黄维平
关键词: 涡激升力,流固耦合,海底管道,非线性动力分析,实验研究
文献来源: 中国海洋大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以海底管线的涡激振动为研究对象,介绍了管跨段的形成原因,阐述了涡激振动的产生机理、特点。本文进行了海底管线管跨段的物理模型试验,针对不同的管跨长度,管内有无内流流动,波、流共同作用等不同的工况,进行了管跨段动力响应研究。通过对多组实验数据的分析,得出:管内流体作用将对管跨段振动频率产生一定影响;海流涡激作用下,管跨段横向振动响应幅值要大于顺向相应幅值,但有波浪作用伴随时此种情况有时会改变;管跨长度的变化对管线响应影响较大,跨长应尽力避开使管线出现共振的长度。 在分析实验结果的基础上,提出了考虑流固耦合时非线性的涡激升力表达式,建立了考虑流固耦合时海底管线的动力方程及其时程分析方法。以实验管道模型为算例,用有限元方法计算了考虑流固耦合与未考虑流固耦合时管道的动力响应,并比较了两者的差异。算例表明:在外流场流速较大的条件下,不考虑流固耦合时的计算结果明显小于考虑流固耦合时的计算结果,因此,偏于不安全。分析认为,在极端海况条件下,考虑流固耦合的分析方法更符合实际情况。
论文目录:
第一章 前言
1.1 选题背景
1.2 海底管线管跨段的形成
1.3 管跨段的涡旋振动
1.3.1 涡旋的概述
1.3.2 旋涡的形成机理和泄放
1.3.3 旋涡泻放对管跨的作用
1.4 海底管线悬跨段涡激振动问题的研究现状
1.4.1 海底悬跨管段的振动特性分析研究现状
1.4.2 海底悬跨管段的疲劳破坏研究现状
1.4.3 海底悬跨管段的实验研究现状
1.5 本文的主要研究工作
第二章 海底管线悬跨段的实验研究
2.1 模型设计与制作
2.1.1 模型相似律的确定
2.1.2 模型制作
2.2 实验设备及测试仪器
2.2.1 实验设备及测试仪器
2.2.2 实验方案设计
2.3 实验数据处理与结果分析
2.3.1 海流作用下实验数据的处理分析
2.3.2 波流耦合作用下对管跨振动的影响
2.4 本章小结
第三章 管线悬跨段的非线性涡激升力模型
3.1 概述
3.2 非线性涡激升力表达式
3.3 涡激升力实验结果分析
3.4 小结
第四章 考虑流固耦合的海底管线动力响应
4.1 概述
4.2 管线横向运动微分方程的建立
4.3 方程的标准形式
4.3.1 振动方程的离散
4.3.2 管跨段横向荷载分析方法
4.4 动力方程组的求解
4.4.1 威尔逊θ法
4.4.2 动力有限元程序
4.4.3 数值算例及结果分析
4.5 小结
第五章 结束语
参考文献
攻读硕士学位期间发表论的学术论文
致谢
发布时间: 2005-10-26
参考文献
- [1].特大断面地下洞室开挖的热流固耦合有限元分析[D]. 刘伟.天津大学2006
- [2].层次分析法在海底管道方案优选中的应用研究[D]. 孙章权.天津大学2004
- [3].腐蚀海底管道的可靠性评估[D]. 夏雪.哈尔滨工程大学2009
- [4].船桥碰撞中流固耦合和桩土联合作用影响的研究[D]. 徐小剑.重庆交通大学2013
- [5].基于流固耦合计算模型的隧道围岩开挖效应及稳定性分析[D]. 李天扬（SURESH SANDA）.中国矿业大学2017
- [6].海底管道周围局部冲刷数值模拟研究[D]. 孙建伟.大连理工大学2009
- [7].流场中运动结构物计算理论与应用研究[D]. 刘文秀.西南交通大学2013
- [8].泥石流冲击作用下桥墩的动力响应分析[D]. 陈子俊.华南理工大学2017
相关论文
- [1].海洋输液管道的涡激振动响应分析及实验研究[D]. 陈雷.中国海洋大学2006
- [2].海底管道的动力分析与损伤检测技术研究[D]. 张帆.中国海洋大学2006
- [3].水动力引起的海底管道振动的数值研究[D]. 赵刘群.大连理工大学2006
- [4].海底管道悬跨段涡激振动动力特性及动力响应的数值模拟[D]. 娄敏.中国海洋大学2005
- [5].海底管线设计分析[D]. 黄鑫.天津大学2004
- [6].流固耦合下压力管道动态断裂数值分析[D]. 曹明.浙江大学2006
- [7].海底管线管跨段动力响应分析及其实验研究[D]. 李磊岩.中国海洋大学2004
- [8].海洋输液立管动力特性及涡激振动响应理论研究[D]. 傅强.中国海洋大学2004
- [9].海底悬跨管线动力特性与疲劳破坏研究[D]. 刘清涛.大连理工大学2003
- [10].输流管道流固耦合振动特性分析[D]. 曹亮.昆明理工大学2004