摘要：针对涡激响应条件下海底悬跨管道传统焊接疲劳的局限性,本文根据实际海洋工况条件,建立全尺寸海底悬跨管道含焊缝的“Beam-shell”有限元耦合模型,并将网格不敏感的结构应力法与涡激振动理论模型相结合,对相关的疲劳寿命公式拓展,提出适用于含焊缝的悬跨管道涡激振动的疲劳评价模型,使其具有海洋工程特色。结果表明:涡激振动导致的焊缝疲劳不仅取决于流速引起的涡激振动主导区间,而且还与海流流速的分布概率密切相关。在该小流速主导的海域中,由于顺流向涡激振动启动流速较低,更易被激发多模态的涡激振动,反而较横流向涡激振动更危险;横流向涡激振动虽然更剧烈,但启动流速较高,小流速的海况很难激发其响应。另外,该涡激响应的焊接疲劳评价模型具有很好的网格不敏感性,且主S-N曲线不存在选取的主观性,其评价结果可靠。因此,在工程上,可结合该网格不敏感的疲劳评价模型,提高海底管道设计的安全性和可靠性。

摘要：文章通过典型算例详细阐述了具有制造误差的深水导管架桩腿屈曲分析方法,将线性扰动加载的特征值屈曲预测算法和描述几何非线性屈曲过程的改进的Riks算法应用于导管架桩腿的详细设计校核,对比研究了模态扰动模拟制造误差和直接模拟制造误差模型的分析结果,并对典型桩腿结构在静水外压下的弹塑性屈曲响应特性进行了研究。分析结果表明,随着制造误差的增加,导管架桩腿抗静外压的临界屈曲载荷在下降,而且制造误差大的桩腿的极限承载能力较低。

摘要：运用拟三维原理 ,提出了用于计算地层刚性渗流、弹性不稳定渗流与水平井筒内变质量湍流耦合的新方法 ,解决了在井筒变质量流体流动模拟过程中井筒边界条件难以确定、地层线性渗流与井筒内非线性湍流难以耦合的问题。同时 ,对不同射孔方式和生产制度下流体水动力学进行了分析 ,研究了射孔入流与水平井筒内流体的相互作用关系及变质量主流体的流动特性。模拟结果表明 ,与圆管湍流相比 ,井筒内变质量流具有更大的压降系数 ,且主流中心速度降低 ,速度剖面呈现内凹形式 ,水平井射孔设计应该利用井筒内流体与渗流的耦合模拟进行优化。

摘要：浙江舟山大陆引水三期工程项目面临超大外径(1.228m)海底管道长距离(1.2km)岸拖以及复杂海况下(水深12.2m,流速1.5～2.0m/s)水平口对接和充水沉管等挑战。提出采用ABAQUS软件模拟岸拖过程中的管道力学状态,基于SACS软件进行限位桩设计,采用OFFPIPE软件进行水平口对接计算,采用AutoPIPE软件进行对接管道充水沉管分析等模拟计算方法,并创新采用了一种无安装残余应力的水平口对接方法,成功实现了该项目现场施工顺利完成,取得了良好的技术成果和经济效益。本文研究成果和施工经验可为后续超大管径海底管道长距离岸拖及水平口对接的设计、施工提供借鉴和参考。

摘要：以惠州A海底管道为例,提出了双层海底管道垂向屈曲分析的新方法,并研究了高温双层海底管道跨越段的垂向屈曲特性。应用改进的Riks算法计算非单调载荷与位移的响应历程,得到的管道变形和应力状态可以充分描述高温载荷下双层管道跨越段的垂向屈曲过程。双层海底管道的跨越设计既需要考虑跨越构形引发的应力应变,也需要充分校核管道跨越段的垂向稳定性。

摘要：深水钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)触地区易发生疲劳破坏,且疲劳寿命预测问题是目前理论计算与数值分析的难点,通过实验能更好地促进理论和数值研究.因此在相关理论研究基础上,设计一套SCR触地区疲劳实验系统,模拟实际工作状况,考虑张力、弯曲、内外压与管土相互作用等因素的变化组合.该实验系统为以后开展深水立管疲劳实验、研究SCR触地区疲劳破坏机理以及准确预测SCR触地区的疲劳寿命奠定基础.

摘要：为解决水下连接器现有力学模型过于简化,预紧力加载不够合理,密封性能分析结果不够准确的问题,基于ABAQUS有限元模拟提出了新的动态接触分析方法,针对水下连接器试压帽双头螺柱结构,探究了安装和试压工况中该结构形式的密封特性及其与等效拧紧力矩的非线性关联。研究结果表明:在塑性失效设计准则范围内,2种工况下密封环的Mises值最大为399. 4MPa;安装工况下,随预紧力的增加,密封环上、下锥面最大接触应力先增大后略微减小; 1 145 Nm螺栓拧紧力矩可完成安装工况,并能在试压工况中保证各部件不被弹开;试压工况下,随试验内压的增加,密封环上锥面最大应力缓慢增加,下锥面最大接触应力几乎不变,最终2值近似相等约为850 MPa,密封宽度合理。

摘要：随着立管长度的增加,海洋立管间的干涉风险也在增大,在深水油气田开发的早期就应关注立管干涉问题。立管干涉包含了复杂的物理现象,其中水动力相互作用对于众多立管系统的干涉分析来说不可忽略。该文主要根据DNV-RP-F203规范介绍了基于水动力相互作用的深水立管干涉分析方法,给出了深水立管干涉分析的设计流程,探讨了立管干涉的可接受标准,为深水立管设计分析提供借鉴。

摘要：基于推板造波理论和摇板造波理论,在OpenFOAM平台上采用重叠网格技术建立黏性数值波浪水槽,并使用一种结合SIMPLE算法和PISO算法的PIMPLE算法对数值模型进行求解。利用开发的数值模型通过数值收敛性测试和网格独立性测试分别重点研究了时间步长、库朗数和网格尺寸对数值精度和计算效率的影响。并对比研究了此数值模型分别嵌入层流模型和湍流模型的计算精度和计算效率。实现的规则波和二阶有限振幅波与理论结果和试验结果吻合,验证了此黏性数值波浪水槽的造波和主动消波功能。基于二维数值波浪水槽,进一步研究了三维数值造波,数值计算结果与理论结果吻合良好。研究结果不仅验证了重叠网格在二维和三维两相流体域中求解运动物体与流场交互的可靠性和正确性,而且为使用此黏性数值波浪水槽解决更复杂的海洋工程问题提供了依据。

摘要：在波浪等外载荷的影响下,FLNG液舱内的LNG(液化天然气)在运输过程中会产生剧烈的晃荡作用,对液舱舱壁产生冲击,这对船体及液舱结构的设计以及船舶拖航的稳定性提出了挑战。液舱晃荡与船舶运动的耦合作用是当前的研究热点,研究过程中模型试验的方法得到越来越广泛的应用。基于推板造波理论,设计并制作出一套单向推板造波系统,并按照1/300的缩尺比设计制作出FLNG及液舱模型,进行了模型试验。通过试验研究了载液率对液舱晃荡剧烈程度的影响效果,对匀速拖航过程中影响拖缆张力的部分因素进行了对比研究。研究结果可为后续相关研究工作提供基础。