缓波型非粘接柔性立管的干涉敏感性

针对非粘接柔性立管在波浪和海流作用下易发生立管干涉的问题,以我国南海某油田输油立管和相邻锚链为例,分别对拖曳力系数、管道单位长度质量、外径、内部介质密度、立管抗拉弯扭刚度和悬挂角度等参数进行敏感性分析,得出不同参数的敏感性情况,并在此基础上提出一些建议供实际工程设计参考.     

缓波型柔性立管构型优化及敏感性分析

针对缓波型柔性立管存在的波型较陡和浮子段张力较大的问题,对其进行优化,将单波构型优化为双波构型,运用集中质量法对改进前后的2种结构形式进行分析,确认双波构型在静力和动力响应下的张力及弯曲特性更优。在此基础上,对双波型柔性立管进行敏感性分析。在静力状态下,悬挂点和第2段浮子段末端对浮子段间隔和浮子段长度敏感;在动力响应下,悬挂段到第1段浮子段的张力变化和最小弯曲半径对浮子段间隔和大悬挂角非常敏感。研究得到的敏感性参数结论可作为缓波型柔性立管总体布置设计的参考。为提升缓波型柔性立管的性能,可合理增加浮子段与浮子段的间隔和悬挂角,但同时要满足规范的要求,避免关键部位动力响应过大。     

缓波型柔性立管涡激响应数值模拟

缓波型柔性立管的涡激振动问题是当前海洋工程界的研究热点.本文基于Milan尾流振子模型,通过Or?caFlex软件及悬链线方程,考虑缓波型柔性立管的几何非线性及三维效应,基于等效原则将缓波型柔性立管转换为直立立管进行分析,同时探讨了不同浮子段覆盖率对缓波型柔性立管涡激振动特性的影响规律,给出了立管不同轴向位置处的运动轨迹,为揭示缓波型柔性立管涡激运动特征提供了借鉴.     

典型深水顶部张紧立管的设计方法

顶部张紧立管(TTR)是用于连接运动的浮式生产设施和海床上的海底系统的管道,顶部张紧立管可用于钻井、完井及生产.本文将简单介绍TTR在前期初步设计阶段的设计考虑因素,并以典型深水平台概念设计研究课题中确定的TTR立管设计参数和结构型式为例,简要介绍TTR的强度分析方法,供海底管道设计者参考.     

深水钢悬链立管J型铺设研究

J型铺管法具有先天的深水适应性,已广泛应用于深海水域的管道铺设作业,而我国对深水管道J型铺设的研究仍处于起步阶段。本文以作为深水开发首选立管形式的钢悬链立管为研究对象,应用Orcaflex软件对立管J型铺设过程做动态分析,校核内容包括最大弯曲应力、最大等效应力及有效张力。将铺管过程分3个阶段进行立管J型铺设强度分析,得到立管受力最大铺设阶段。针对受力最大阶段,进行立管作业窗口分析,得到满足立管使用条件的环境参数。本文所开展的深水钢悬链立管J型铺设研究对推进我国深水铺管技术的发展具有实际工程意义。     

顶张力对深水刚性立管涡激振动及疲劳损伤的影响

分析讨论顶张力对深水刚性立管在剪切流中的涡激振动响应和疲劳损伤的影响。从理论上分析张力对刚性立管固有特性的影响,并利用OrcaFlex软件建立数值模型,模拟不同顶张力系数下立管于剪切流中的涡激振动响应,同时采用S-N曲线法计算立管疲劳损伤。结果表明,顶张力对立管的影响直接体现在刚度上,立管刚度随着张力的增大而增大,因此顶张力对降低立管疲劳损伤有一定积极作用。但是随着顶张力的增大,其对降低疲劳损伤的贡献越来越小,而对立管强度储备的危害却逐渐增大。     

深水自由站立混合立管的响应特性参数分析

作为深水油气开发中的一种先进立管形式,自由站立的混合立管得到了越来越多的关注。文章采用一可高效处理几何非线性的有限元程序对一典型混合立管进行了参数分析,研究了在海流的作用下浮箱的直径、长度、潜水深度及柔性管的长度等参数对立管静力平衡位形的影响。在浮体横荡和规则波作用下的动力分析则证实了混合立管的准静力响应特性。当浮箱置于水下一定深度时,由海面浮体运动和波浪作用引发的浮箱运动很小,以至于它对柔性管动力响应分析的影响可以忽略。     

深水钢悬链立管安装设计分析

钢悬链立管在墨西哥海域、西非等地深海油气田开发中,得到了广泛的应用。基于钢悬链立管的S型铺设,将钢悬链立管的整个安装过程分成三个不同阶段:立管铺设阶段、立管提升阶段以及立管移管阶段。结合实际深水工程案例,应用Orcaflex对钢悬链立管整个安装过程做动态分析,校核钢悬链立管在整个安装过程中的强度。     

深水钻井立管建模与角度安全控制

从水面钻井平台与水下立管联合作业的安全角度出发,提出一种将钻井立管的力学响应限制特性引入水面平台动力定位闭环控制中的位置保持方法,实现水面钻井平台（或船舶）基于立管角度响应的动态定位。利用有限元方法建立包括立管系统质量、系统刚度、结构阻尼和水动力载荷在内的立管运动控制模型。联合水面浮体和水下立管的低频运动特性建立水面浮体运动偏移与水下立管顶端角度及末端角度的相对运动关系模型。在此基础上,设计基于立管运行响应的动力定位控位方法,实现对立管顶端角度及末端角度的安全控制。仿真结果表明,所提出的方法可行,在外界突变的环境载荷瞬时作用于水面浮体时,能更快地跟踪新的期望最优位置,保证钻井立管运行在安全界限内。     

深水开发中的SCR立管系统

钢悬链线立管(Steel Catenary Riser,SCR)作为一种全新的深水立管系统已经在国外多个项目中应用.阐述了SCR立管的关键技术问题:立管与浮式结构的界面、静态结构设计、立管之间的干扰分析、动力学分析、疲劳分析及安装分析,介绍了SCR立管的主要设计规范和软件.展望了SCR立管在我国深水开发中的应用前景.     

钢悬链线的涡激振动分析

文章介绍了立管在不同流剖面下的涡激振动实验,然后给出了简支钢悬链线的静态方程和基于能量平衡原理的涡激振动频域预报理论.之后提出把钢悬链的参数转化为顶部张紧钻井隔水管的参数的思想.通过预报顶部张紧钻井隔水管的涡激振动响应,得到钢悬链线的涡激振动响应.文中还研究了不同的顶部预张力和不同流剖面对钢悬链线的涡激振动响应影响.结果表明立管的固有频率和模态数的关系足线性的,并且立管的均方根位移和激励的模态数不仅与流速的大小和变化范围有关,还与顶部预张力有关.     

平台运动下悬链线立管涡激振动响应特性分析

悬链线立管会在半潜平台运动带动下出现涡激振动现象,对立管疲劳寿命造成影响.借助海工结构物动力分析软件Orcaflex建立立管模型,使用Iwan-Blevins尾流振子模型进行数值模拟.通过与试验结果对比验证了该方法的可行性.同时建立实尺度悬链线立管模型,并考虑背景海流的影响,分析平台垂荡、纵荡运动下的立管涡激振动响应和疲劳损伤.研究表明,平台运动产生的非定常流场将引起悬链线立管发生涡激振动现象,并在背景洋流激励的基础上增大疲劳损伤,在立管结构实际工程设计时应予以关注.     

钢引桥液压升降机的设计

详细地分析了钢引桥液压升降机的工况,并在此基础上提出了此类液压升降机设计计算依据和液压系统原理图。     

波流联合作用下振荡浮子式波浪发电机动力学分析

参考某型振荡浮子式波浪发电装置的具体参数,结合该装置工作过程,使用水动力分析软件OrcaFlex建立了在不同海况下装置工作过程中的动力学分析简化模型,分析了流、波以及波、流联合作用对振荡浮子式波浪发电装置张力、弯矩沿缆长方向的变化规律以及装置能量转换效率的影响。结论对海洋可再生能源研究有一定的参考价值。     

基于NAPA Steel的船体结构参数化建模研究

将参数化技术应用到设计领域,从而提高设计效率.在船舶设计领域,由于产品的复杂性,参数化设计的研究有较大的难度,通常是依托相应的专业软件为平台来进行研究的.文中借助NAPA Steel为软件平台,进行了三维船体结构参数化设计的研究,通过参数优化可大大提高船体结构的设计效率.     

多学科设计优化在桁架式Spar平台概念设计中的应用

在传统的桁架式Spar设计过程中,设计人员通常只选择一个或两个学科作为某个阶段的设计目标,而没有把设计过程作为一个整体进行研究.同时,传统的设计方法没有充分考虑决定Spar性能的多个学科之间的相互影响和耦合作用.因而,传统的设计方法很难获得最优的设计方案.为解决这一问题,该文将多学科设计优化方法引入桁架式Spar的概念设计,以实现真正的设计优化.文中首先介绍了桁架式Spar的传统设计方法以及多学科设计优化的基本理论,讨论了如何将多学科优化技术应用于Spar平台的概念设计.进而提出了一种适用于Spar设计的多学科设计优化方法-基于响应面的协同优化方法,并基于该方法,建立了桁架式Spar的设计优化框架.最后,对今后的研究方向提出了几点建议.     

弹性钢索中纵波与弯折波的耦合作用研究

针对目前研究弹性钢索中应力波传播规律时忽略纵波与弯折波相互作用影响的问题,文章从理论研究的角度介绍了纵波与弯折波相互耦合作用的机理和计算方法,并采用该方法进行了弹性钢索四次冲击应力的分析计算。结果显示,计算结果与文献中试验观察现象一致,从而验证了该计算方法的有效性。     

Experimental investigation on vortex-induced force of a Steel Catenary Riser under in-plane vessel motion

A method to identify vortex-induced forces and coefficients from measured strains of a Steel Catenary Riser (SCR) undergoing vessel motion-induced Vortex-induced Vibration (VIV) is proposed. Euler–Bernoulli beam vibration equations with time-varying tension is adopted to describe the out-of-plane VIV responses. Vortex-induced forces are reconstructed via inverse analysis method, and the Forgetting Factor Least Squares (FF-LS) method is employed to identify time-varying vortex-induced force coefficients, including excitation coefficients and added mass coefficients. The method is verified via a finite element analysis procedure in commercial software Orcaflex. The time-varying excitation coefficients and added mass coefficients of an SCR undergoing vessel motion-induced VIV are investigated. Results show that vessel motion-induced VIV is excited at the middle or lower part of the SCR and in the acceleration period of in-plane velocity, where most of the excitation coefficients are positive, while during the deceleration period, the excitation coefficients becomes too small to excite VIVs. Parameter γ [1] has strong correlation with excitation coefficients. In addition, time-varying tensions contribute significantly to the variations of added mass coefficients under the condition that the ratio of dynamic top tension to pretension exceeds the range of 0.7–1.3. Moreover, chaotic behaviors are observed in vortex-induced force coefficients and are more evident with the increase of vessel motion velocity. This behavior may attribute to the randomness existing in in-plane velocity and its coupling with out-of-plane vibrations.     

基于DDAM的中间轴承甩油盘抗冲击性能分析

  目的   基座结构作为连接潜艇设备与舰体结构的重要构件,其抗冲击性能对于舰艇生命力具有重要影响。使用等效静力载荷进行基座—设备抗冲击考核流程简便、计算效率较高,但其仅在低阶响应为主要破坏模式时精度较高。  方法   为此,以空气瓶—基座结构为分析对象,研究基座结构低阶模态质量占比不同时,等效静载荷考核与DDAM设计谱考核方式之间结构应力的相对误差,对比2种考核方式的应力分布关系,明确静G法抗冲击考核计算的具体适用范围。以潜艇结构实际冲击环境为输入载荷,对比分析动力学设计分析方法（DDAM）设计谱抗冲击考核计算结果与时间历程法考核结果的相对误差。  结果   结果显示,当舰艇设备结构的单阶模态质量占比较大时,使用静G法相较于DDAM谱分析方法具有较高的精度。对于安装于潜艇甲板部位的设备,GJB 1060抗冲击标准中规定的冲击载荷可基本等效为冲击因子0.7工况下且爆源均与基座结构在潜艇同一横截面上时的结构冲击环境。  结论   研究结果可为舰载设备抗冲击考核方法的选择提供一定的参考价值。     

大型豪华邮轮结构设计的难点及对策分析

简述了大型豪华邮轮的结构特点,介绍了大型豪华邮轮的特殊要求,指出了结构设计中存在的困难和问题,研究了解决困难的对策和方法,对于大型豪华邮轮的结构设计,关键在于特定结构设计水平的提升,薄板加工焊接变形的控制,振动和噪声的预防,结构细节的处理,结构与设施的协调等。