串列布設立管干涉問題流固耦合研究.pdf

1、立管是油氣開發(fā)系統(tǒng)中的關鍵構件，主要用于油氣輸送。隨著石油勘探與開采水深的不斷增加，立管與海流的流固耦合問題也表現(xiàn)出越來越強的非線性。目前針對該問題的研究多關注于孤立管的渦激振動問題，然而在海洋石油生產系統(tǒng)中立管的布置比較密集，由孤立管流固耦合分析得到的結論一般不能直接推廣到多根立管系統(tǒng)中。本文借助ANSYS MFX多物理場平臺，對串列布設雙根立管在均勻來流下的干涉問題進行了流固耦合數(shù)值模擬，分析了不同間距雙根立管在復雜水動力載荷作用下

2、的動力響應與瀉渦形態(tài)。
　　本文立管模型取自MARINTEK的立管渦激振動實驗，是處于亞臨界雷諾數(shù)來流下的高長徑比柔性立管。首先進行結構的濕模態(tài)分析獲取結構的前五階固有頻率，又對孤立管進行了繞流模擬和流固耦合數(shù)值模擬，通過數(shù)值分析結果與實驗結果的對比驗證了本文數(shù)值分析方法的正確性;其次又對間距分別為4D、3D的串列布設雙管的干涉問題進行了流固耦合數(shù)值模擬研究，并將結果與孤立管情形以及繞流情形做出對比，分析了不同中心間距下的立管運動

3、響應、升力阻力變化情況、瀉渦形態(tài)等。
　　數(shù)據(jù)分析表明，兩管間距為4D時，在上游立管的影響下，下游立管的響應幅值大于上游立管，受力呈現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài)，出現(xiàn)了尾流誘導振動現(xiàn)象。串列形式對立管順流向振動的影響比對橫流向的影響大，順流向振動幅值增加顯著，振動模態(tài)發(fā)生了改變。下游立管尾渦形態(tài)表現(xiàn)出復雜的三維特性。立管間距減小至3D時，橫流向響應趨勢同孤立管類似，振幅減小;順流向響應模態(tài)同間距為4D的串列雙管類似，但振幅增加。將耦合結果同繞流