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串列海缆悬跨段的流场特性及防护措施研究

实验室研究与探索 2022年第5期41卷 88-90,146页

作者：沈方超宗家欣浙江华东工程咨询有限公司杭州310000

随着海上风电场的建设,海底电缆冲刷悬跨问题逐渐显现,对风电场的安全运营造成威胁。以如东海上风电场项目为例,建立数值模型分析了单向流作用下串列海缆悬跨段的尾流特性。研究结果表明,串列海缆圆柱之间存在负压区,该区域内流速较大,... 详细信息

随着海上风电场的建设,海底电缆冲刷悬跨问题逐渐显现,对风电场的安全运营造成威胁。以如东海上风电场项目为例,建立数值模型分析了单向流作用下串列海缆悬跨段的尾流特性。研究结果表明,串列海缆圆柱之间存在负压区,该区域内流速较大,产生周期性的漩涡脱落,使得海缆后柱产生周期性作用力。为避免海缆在周期性力作用下的破坏,结合实际海况,提出采用柔性材料和压载管道方法进行海缆冲刷防护,所得结果可为相关海上风电场工程提供参考。

关键词：海缆悬跨流场特性冲刷防护

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稳定流作用下海底悬跨管线涡激振动研究

船舶力学 2012年第7期16卷 797-803页

作者：李小超王永学大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

讨论了目前用于海底悬跨管线涡激振动预报的主要数值模型,针对海底管线悬跨段涡激振动问题编制了有限元分析程序,程序采用梁单元模拟管跨结构,动力响应计算方法采用VIVANA模型,模型控制方程采用Newton-Raphson迭代算法求解。采用Larsen,... 详细信息

讨论了目前用于海底悬跨管线涡激振动预报的主要数值模型,针对海底管线悬跨段涡激振动问题编制了有限元分析程序,程序采用梁单元模拟管跨结构,动力响应计算方法采用VIVANA模型,模型控制方程采用Newton-Raphson迭代算法求解。采用Larsen,Koushan等人(2002)和Larsen,Baarholm等人(2004)给出的两组不同的用于确定升力曲线的参数曲线进行计算,将计算结果与Tsahalis(1984,1987)的模型实验结果进行了比较。结果表明本文的涡激振动模型能够预报间隙比e/D=∞时海底悬跨管线的涡激振动响应;采用Larsen,Koushan等人(2002)参数曲线得到的计算结果与间隙比e/D=∞时的实验结果符合较好,Larsen,Koushan等人(2002)参数曲线较Larsen,Baarholm等人(2004)参数曲线更适合于海底悬跨管线的涡激振动预报。

关键词：涡激振动海底管线悬跨水流 VIVANA模型

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非对称边界悬跨管道的涡激振动疲劳特性分析

哈尔滨工程大学学报 2019年第5期40卷 960-966页

作者：高喜峰廖宏运徐万海天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

针对工程实际中海底悬跨管道两端边界处多为非对称约束的现状,本文做了相应的涡激振动疲劳损伤分析。运用土体弹簧描述悬跨管道两端跨肩处的管-土作用,通过改变土体弹簧刚度模拟边界条件变化。利用理论模型模拟结构的振动响应,结合S-N... 详细信息

针对工程实际中海底悬跨管道两端边界处多为非对称约束的现状,本文做了相应的涡激振动疲劳损伤分析。运用土体弹簧描述悬跨管道两端跨肩处的管-土作用,通过改变土体弹簧刚度模拟边界条件变化。利用理论模型模拟结构的振动响应,结合S-N曲线法,分析了非对称边界条件下海底悬跨管道疲劳特性。研究结果表明:悬跨两端的土体扭转刚度存在一个临界区域(扭转刚度为10~6～10~8)。当扭转刚度在此临界区域内变化时,海底悬跨管道的疲劳特性会发生剧烈变化;在此区域外,端部扭转弹簧刚度对结构疲劳影响较小。

关键词：非对称边界涡激振动土体弹簧管-土相互作用悬跨海底管道 S-N曲线法疲劳损伤

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杭州湾海底管道悬跨涡激疲劳精细分析

石油工程建设 2022年第6期48卷 18-22,27页

作者：曹国民国家管网集团东部原油储运有限公司江苏徐州221008

根据历年检测资料可知杭州湾海底管道某些管段存在不同程度悬跨现象,管跨涡激振动是引发海底管道疲劳失效的主要因素之一。根据杭州湾海底管道所在海域底层流速检测数据,近似估算杭州湾海底管道所在海域底层流速分布,利用FLUENT模拟管... 详细信息

根据历年检测资料可知杭州湾海底管道某些管段存在不同程度悬跨现象,管跨涡激振动是引发海底管道疲劳失效的主要因素之一。根据杭州湾海底管道所在海域底层流速检测数据,近似估算杭州湾海底管道所在海域底层流速分布,利用FLUENT模拟管跨涡激升、曳力,在ANSYS中建立管土耦合非线性有限元模型,依据Miner线性累积损伤理论,采用雨流计数和S-N曲线法计算管跨在海流作用下的疲劳损伤和疲劳寿命,分析管道疲劳损伤影响因素并提出工程对策。研究结果表明,杭州湾海底管道所在海域底层流速服从正态分布,带阻流板管道涡激升力存在严重非对称性,管跨危险节点均位于管跨中点,杭州湾海底管跨疲劳损伤对海底流速最为敏感,跨长次之,跨长和流速是管跨结构疲劳损伤的主导因素,土壤剪切强度及输送介质温度对管道疲劳损伤的影响不明显。

关键词：海底管道悬跨管土耦合涡激振动疲劳寿命预测敏感分析

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海底管道悬跨段振动特性研究

自然灾害学报 2016年第1期25卷 130-136页

作者：肖荣鸽魏炳乾陈刚西安石油大学石油工程学院陕西西安710065 西安理工大学水电学院陕西西安710048

海底管道悬跨段在复杂的波流作用下,极易因涡激振动而引起管道的损坏甚至破坏。为了避免悬跨管道涡激振动的产生,对影响涡激振动的各种因素进行研究很有必要。以海底管道悬跨段为研究对象,采用流固耦合计算方法研究了外流速度、悬跨长... 详细信息

海底管道悬跨段在复杂的波流作用下,极易因涡激振动而引起管道的损坏甚至破坏。为了避免悬跨管道涡激振动的产生,对影响涡激振动的各种因素进行研究很有必要。以海底管道悬跨段为研究对象,采用流固耦合计算方法研究了外流速度、悬跨长度、管道壁厚以及内流等因素对管道振动特性的影响。结果表明,约化速度满足3.26≤Ur≤8的条件时,管道系统产生明显的锁定现象,能够观察到较大的管道横向位移;随着管跨长度的增大,管道的无量纲振幅增大;随着管道壁厚的增大,管道涡激振动的频率基本不变,振幅逐渐减小;空管道的约化速度约为6.517时其振幅最大,而当管道内有流体存在时,约化速度约为7.966时其振幅最大;输流管道的涡激振动振幅小于空管道的振动振幅。

关键词：海底管道悬跨振动流固耦合

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海底管道临界悬跨长度分析

管道技术与设备 2022年第5期 29-32页

作者：于海涛蒋晓斌闫化云中海油(天津)管道工程技术有限公司天津300452

为确定海底管道的临界悬跨长度,确保海底管线的安全运行,依据DNV-RP-F105规范要求,从避免悬跨管段发生涡激振动和悬空管段静态受力角度进行分析,分别计算了海管悬跨段的动态许用长度和静态许用长度,从而确定海底管道的临界悬跨长度。依... 详细信息

为确定海底管道的临界悬跨长度,确保海底管线的安全运行,依据DNV-RP-F105规范要求,从避免悬跨管段发生涡激振动和悬空管段静态受力角度进行分析,分别计算了海管悬跨段的动态许用长度和静态许用长度,从而确定海底管道的临界悬跨长度。依据工程实例,给出了某悬跨管段计算的详细流程和计算结果,分析了引起该悬跨管段疲劳失效的主要因素,为悬跨管段的安全运行提供参考。

关键词：海底管线悬跨临界长度疲劳涡激振动

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悬跨管道弯曲度检测特征提取方法研究

电子测量与仪器学报 2021年第8期35卷 135-141页

作者：周明黄新敬郭霖曾周末国家管网集团东部原油储运有限公司徐州221008 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

悬跨弯曲严重威胁着海底管道安全,可以使用不易卡堵、收发便捷的球形内检测器开展准实时检测。通过在球形内检测器内合理布置加速计及其质量分布,实现了球形内检测器在管道内的定轴转动,建立了加速度计的精确输出模型,实现了对加速度交... 详细信息

悬跨弯曲严重威胁着海底管道安全,可以使用不易卡堵、收发便捷的球形内检测器开展准实时检测。通过在球形内检测器内合理布置加速计及其质量分布,实现了球形内检测器在管道内的定轴转动,建立了加速度计的精确输出模型,实现了对加速度交流分量频率和直流分量的提取,用于指征管道向下弯曲。通过峰值检测或连续小波变换从加速度数据中提取直流分量,可以实现对管道弯曲的高灵敏检测。若加速度频谱特征峰为单峰,则管道没有发生悬跨弯曲;若特征峰存在展宽现象,则管道发生了悬跨弯曲。对于12 m的管道,弯曲检测分辨率可以达到1 cm。

关键词：海底管道悬跨弯曲检测