原创《Hamilton体系下海底悬跨管道动力特性分析》：本论文为免费优秀的关于海底论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
摘 要：鉴于海底油气管道的悬跨易引发管道不稳定性、疲劳破坏等问题,影响管道运行安全, 对复杂载荷联合作用下海底悬跨管道的结构动力特性进行研究.首先建立海底悬跨管道的非线性动力方程,引入对偶变量将方程转化为Hamilton体系下的辛对偶正则方程组.然后运用精细积分法求解方程组,讨论不同内流流速、压强、材料阻尼等参数对海底悬跨管道动力响应特性的影响.计算结果表明涡激振动中主振动为横向振动,振动响应幅值随内流速度、压强和轴向力的增加而增大,而材料黏弹性系数对振幅的影响不大.
关键词：海底管道； 悬跨； Hamilton体系； 精细积分法
中图分类号： P756.2文献标志码： A
基金项目：
上海市自然科学基金（11ZRl414900）；上海市教育委员会科研创新项目（12YZll8）
作者简介：
刘龙（1977—）,男,山西太谷人,副教授,博士,研究方向为结构动力学,（E-mail）longliu@shmtu.edu.cn
0引言
海底输油气管道是海上油气田开发生产系统的主要组成部分,是连续地输送大量油气最快捷、最安全和经济可靠的运输方式.[1]受到海底地形地貌、波浪、海流冲刷等影响,海底管道难免出现悬跨,悬跨管道可长达几十米,位于深十几米的海水中.管道悬跨会影响管道的稳定性,易引发涡激共振导致管道疲劳破坏,缩短管线寿命甚至酿成工程事故,造成严重的经济损失和恶劣的社会影响.例如,2000年10月,东海平湖油气田输油管线,因台风和海床冲刷出现多处较长距离的悬跨段,有两处发生管道疲劳断裂,原油生产被迫中断110 d.所以,对悬跨管道进行研究具有重要的理论和工程实际意义.
LARSEN等[2]在悬跨支撑处采用非线性方法处理边界条件,进行海底悬跨管道涡激振动的非线性时域分析.CHOI [3]根据能量平衡理论求解悬跨的固有频率,提出改进的设计准则计算极限管道悬跨长度.MADGA[4]利用二维平面应变有限元模型研究砂质海床上埋置管道的波浪升力,考虑不同土体饱和度对管道升力的影响.杨新华等[5]采用Hermit插值函数对管道动力特性方程进行离散,并以约化速度作为控制条件,确定管道允许悬空长度.包日东等[6]用微分求积法分析不同支承条件下输流管道的允许悬跨长度.李昕等[7]利用水下振动台进行海底悬跨管道动力模型试验,分析管道悬跨长度、悬跨高度、支撑情况和管内运输不同物质等因素对海底悬跨管道动力响应的影响.黄维平等[8]对输送液体的模型管道进行涡激振动试验研究.李晓猛等[9]、郑苏等[10]用实验方法模拟圆截面杆件的风致振动及控制涡激共振的干扰措施.郝志永等[11]用粒子图像测速系统分析和探讨不同列板条纹高度对柱状结构尾涡形态变化的影响.
目前大多数研究基于理想简化模型,对内外流同时作用、材料黏弹性等复杂载荷耦合作用下海底悬跨管道动态特性和疲劳破坏机理的研究还比较
少.同时,在方程求解方面,一般采用消元法将方程转换为高阶微分形式,或采用Galerkin法将方程转换为二阶微分方程,然后运用Runge-Kutta法、有限差分法等求解,但这些方法对时间步长都比较敏感,特别是长时间动力响应的精度很难得到保证.因此,有必要探索高效而稳定的数值算法,以更有效地分析海底管道结构的动力学特性.
4结束语
本文以海底悬跨管道为研究对象,在Hamilton体系下建立复杂载荷环境下悬跨管道动力学方程,应用精细积分法分析载荷参数对悬跨段动态响应的影响.计算结果表明涡激振动中管道主振动为横向振动,振动响应幅值随内流速度、内流压强和轴向压力的增加而增大,而材料黏弹性系数对管道振幅的影响不大.
海底悬跨管道的计算是一个复杂的非线性问题,影响其动力特性的因素较多,因此关于精确计算流固耦合作用下海底悬跨管道的动力特性,对其进行稳定性分析和寿命预测,还需进一步深入研究.
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（编辑赵勉）
海底论文参考资料：
结论：Hamilton体系下海底悬跨管道动力特性分析为适合不知如何写海底方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于海底论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
