考虑顺流向和横流向耦合作用的海洋立管涡激振动响应特性

考虑顺流向和横流向耦合作用的海洋立管涡激振动响应特性

论文摘要

海洋立管的涡激振动是导致海洋油气井事故的主要因素。笔者采用Hamilton变分原理考虑海洋立管内部流体和管外海洋环境载荷的联合作用下,建立了立管横流向和顺流向耦合振动模型,采用尾流振子模型模拟流体对大长径比立管横向和顺流向的涡激力。借助Newmark-β和4阶Runge-Kutta耦合迭代法,求解立管振动和涡激力计算模型,与现有文献实验数据结果对比验证了模型的有效性。在此基础上,系统地分析了不同均匀流和顶张力情况下立管横流向和顺流向涡激振动响应的特性。结果表明,横流向振动在剪切流和均匀流中都具有频率锁定效应,顺流向振动表现为均匀流中的频率锁定效应和剪切流中的多频效应;在高流速下,需同时重视顺流向和横流向的涡激振动影响。

论文目录

  • 1 海洋立管涡激振动耦合模型
  •   1.1 海洋立管振动控制方程
  •   1.2 尾流振子模型
  •   1.3 海洋立管涡激振动耦合模型
  •   1.4 耦合控制方程求解
  •   1.5 模型的验证
  •     1.5.1 算例1
  •     1.5.2 算例2
  •   1.6 模型的优越性
  • 2 均匀流中的海洋立管涡激振动响应
  •   2.1 均匀流对海洋立管涡激振动的影响
  •   2.2 顶张力对海洋立管涡激振动响应的影响
  • 3 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 柳军,郭晓强,刘清友,王国荣,何玉发,李建

    关键词: 海洋立管,管柱力学,涡激振动,尾流振子模型

    来源: 石油学报 2019年10期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学

    专业: 海洋学

    单位: 西南石油大学机电工程学院,中海油研究总院有限责任公司

    基金: 国家自然科学基金项目(No.51875489),国家重点基础研究发展计划(973)项目“深水油气井完井与测试优化方法”(2015CB251205)资助

    分类号: P756.2

    页码: 1270-1280

    总页数: 11

    文件大小: 1076K

    下载量: 321

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