期刊,海洋工程 2024年卷3期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

海洋工程

主　　编：左其华

出版周期：双月刊

国际刊号：1005-9865

电子邮箱：oesjtu@sjtu.edu.cn

电　　话：025-85829332

邮政编码：210029

地　　址：南京市广州路223号

海洋工程/Journal The Ocean EngineeringCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊创刊于1983年，是一种既有理论又有应用科学的综合性技术科学刊物。贯彻双百方针、交流科研成果，开展学术讨论、沟通科技情报，以促进我国海洋工程科学的不断发展。欢迎海洋工程方面的专家和学者投稿。

正式出版

收录年代

基于OrcaFlex的钢悬链立管疲劳损伤预报

侯静康庄井学斌

1-10页

查看更多>>摘要：涡激振动是钢悬链立管疲劳损伤的重要诱导因素之一,因此涡激振动分析在钢悬链立管设计中占据重要地位.OrcaFlex在海洋工程领域功能强大、应用广泛,能够提供两种涡激振动疲劳损伤预报方法,分别是基于模态叠加法的频域预报方法和基于Iwan-Blevins尾流振子模型的时域预报方法.OrcaFlex的涡激振动时域预报模型只考虑了横流向涡激振动造成的疲劳损伤,基于OrcaFlex的时域预报方法开发了双自由度涡激振动尾流振子模型的接口,考虑了浮式平台运动对钢悬链立管的涡激振动激励作用,实现了钢悬链立管双自由度涡激振动疲劳损伤预报.

关键词：

钢悬链立管疲劳损伤时域预报涡激振动OrcaFlex尾流振子模型

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万方数据
维普

钢悬链式立管管土耦合作用的吸力效应研究

白兴兰陈嘉明

11-20页

查看更多>>摘要：钢悬链式立管(steel catenary riser,简称SCR)的流线段敷设在海床上,在浮体运动和环境荷载作用下管线作拔出海床的上升运动时,软质海床的黏性性质将阻碍管线的拔出而表现出吸力效应.吸力的大小与管线的拔出速度和管土循环作用次数、土的重塑时间等相关.基于现有试验数据拟合得到吸力数值模型,用于改进立管动力分析程序,研究立管拔出速度和管径等对触地区吸力分布、动态响应和疲劳寿命的影响.结果表明:海床土吸力对立管触地区应力特别是弯曲应力的影响较大,二者的变化趋势相似;管径的影响主要体现在贯入深度与管径的相对大小,同一贯入速度下,管径越小则相对贯入深度越大,拔出位移与吸力也会越大,反之则越小;立管的拔出速度是影响海床吸力最大值和拔出位移的主要因素,土吸力和拔出位移随拔出速度的增大而增大,导致触地区的疲劳损伤加剧.因此,探究管土耦合作用的吸力效应及其对SCR触地区疲劳损伤的影响,可为SCR与复杂海床相互作用及工程应用提供重要参考.

关键词：

钢悬链式立管吸力效应管土耦合作用触地区海床沟槽

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万方数据
维普

非平坦海床下缓波型立管转移过程中的参数分析

曹建宇顾继俊曹喜平黄俊...

21-31页

查看更多>>摘要：随着海上油气田探索及开发水域不断加深,通常会遇到有坡度的海床,这对缓波型立管的安装转移提出了更高的要求.基于虚功原理和最小势能原理,建立了缓波型立管的力学分析模型.基于该模型在非平坦海床条件下对缓波型立管转移过程做参数分析,研究海床坡度角、安装船张力、浮筒段长度、船与平台的水平间距等参数对缓波型立管转移过程的影响.研究发现:随着海床坡度角的增大,立管转移过程中的拱弯弯曲程度加剧,上拱点、下垂点均上移,悬挂点张力及最大剪力均减小;在非平坦海床下,随着影响参数的改变,立管上拱点、下垂点和悬挂点张力变化的拐点和趋势不同.该结论为在非平坦海床海洋环境下缓波型立管的设计与应用提供一定的参考.

关键词：

非平坦海床缓波型立管安装转移参数分析海床坡度角

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万方数据
维普

指数剪切流作用下海洋立管振动特性研究

周欣丹陈正寿姜峰

32-43页

查看更多>>摘要：细长海洋立管在复杂来流作用下的涡激振动(VIV)是海洋工程领域备受关注的热点问题.采用双向流—固耦合方法,对立管在指数剪切来流作用下的涡激振动实施了数值仿真研究.基于均方根振幅包络图的显性模态分析发现,与线性剪切流工况相比,当流速较小时,立管模型在指数剪切流作用下振幅最大值相对较小;流速较大时,指数剪切流的非线性分布致使立管的振动响应增强.通过对立管模型均方根振幅包络峰、谷处的振动响应频率分析发现,在波峰位置处振动频率单一且较为稳定,而在相邻波谷位置处多频共存现象显著,两者有显著差异.沿管的轴向波形主要表现为驻波主导和驻波—行波混合模式,行波一般间歇发生,流速越大发生频次愈高,其在横流向的传播方向通常由高流速区段传递至低流速区段.指数剪切流作用下,沿管体轴向各截面位置处的旋涡脱落模式差异显著,高流速段尾流区的旋涡发放具有较强的周期性,涡管完整且与管轴存在一定偏离角度,低流速段蜂窝状离散涡旋较多.

关键词：

海洋立管指数剪切流涡激振动流—固耦合多模态响应

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万方数据
维普

海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法

何杨烨谭健韩元明袁坤...

44-59页

查看更多>>摘要：海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔.热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确.针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题,进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导,求解了稳态温度和应力分布,首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解,并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力.采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力(Max Stress)准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效,基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷.温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著.不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势,增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数,选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异.热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大,管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强.

关键词：

海洋立管热塑性管轴对称载荷温度分布失效分析极限承载力

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万方数据
维普

层间摩擦系数对非黏结柔性管抗拉铠装层轴压屈曲失效模式的影响研究

马维林田浩宇刘栋杰孙大林...

60-68页

查看更多>>摘要：在柔性管运输、铺设安装和服役过程中,由于其抗拉铠装层钢带为柔性细长螺旋结构,当外部载荷超过临界值时,抗拉铠装层钢带容易发生屈曲失效.考虑非线性材料、几何大变形、层间接触和摩擦等非线性效应的影响,运用ABAQUS有限元软件建立了63.5 mm典型非黏结柔性管8层完整结构模型,研究了在抗拉铠装层不同层间摩擦系数的情况下,非黏结柔性管在轴向压缩载荷作用下的力学性能和屈曲失效模式.研究结果表明,层间摩擦系数对非黏结柔性管的抗压刚度和抗拉铠装层屈曲失效模式有较大影响,层间摩擦系数以0.1和0.2为分界点,抗压刚度和屈曲失效模式均呈现出"三段式"变化规律.研究成果可为海洋非黏结柔性管的结构设计和屈曲失效评估提供技术参考.

关键词：

非黏结柔性管抗拉铠装层屈曲失效模式轴向压缩载荷层间摩擦系数

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万方数据
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海洋纤维增强柔性管压溃失效特性研究及参数敏感性分析

卜嘉润陈海龙刘文成王树青...

69-82页

查看更多>>摘要：以一种黏结型的纤维增强柔性管作为研究对象,基于ABAQUS建立纤维增强柔性管的实体单元模型.根据二维Hashin失效判据判断柔性管失效情况,充分考虑管道内外护套层塑性及纤维增强层复合材料渐进失效,建立纤维增强柔性管的压溃数值模型.将特征值法与弧长法相结合,计算得到了较为精准的纤维增强柔性管临界压溃压力及对应的外压—椭圆度曲线;并对影响柔性管临界压溃压力的几个敏感性参数如椭圆度、纤维缠绕角度、直线度进行分析.研究结果表明椭圆度和直线度偏差的增大及纤维缠绕角度的降低均会使柔性管的临界压溃压力下降,该结果对纤维增强柔性管的设计与使用均具有一定的参考意义.

关键词：

纤维增强柔性管压溃失效Hashin失效弧长法临界压溃压力缠绕角度海洋油气

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基于神经网络优化算法的海洋动态缓波型立管设计

黄松黄宇杰何杨烨

83-94页

查看更多>>摘要：柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂.通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立管分析软件OrcaFlex,在充分考虑环境因素、船体结构、立管材料和线型以及重力块、浮力块、系链等配置参数的情况下,建立缓波型立管系统有限元模型,通过静动态分析验证其满足设定的关于立管构型、张力、弯曲半径,系链张力和FPSO偏移量5个约束条件.结合神经网络优化算法和遗传算法制定出针对文中立管系统的优化算法并通过MATLAB编程将浮力块数量优化至最少,之后基于L-M算法构建神经网络模型,通过迭代训练提升精度,得到最终参数优化结果.通过对比优化前后静动态分析结果可知:优化后浮力块数量大幅减少,立管最大有效张力大幅减小,而悬挂段最低点深度有一定程度的增大,整体构型更趋向于合理的缓波型构型.

关键词：

缓波型立管浮力块动态响应神经网络优化设计

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LNG低温复合软管疲劳特性及参数化分析研究

张玉熊红祥程子云崔腾飞...

95-106页

查看更多>>摘要：LNG低温复合软管具有强度高、重量轻、柔韧性好等优点,可以满足恶劣海况下LNG的输送需求,但其结构复杂,且面临多种耦合载荷作用下的疲劳失效问题.首先建立了LNG低温复合软管的有限元模型,研究了复合软管在弯曲和内压载荷下的力学响应和弯曲疲劳寿命特性;然后改变螺旋钢丝直径、预紧间距、导程和纤维层数及摩擦系数等参数,对软管的弯曲疲劳寿命进行了参数化分析.结果表明预紧间距、导程和纤维层数对复合软管的疲劳损伤影响显著:预紧间距增大时,复合软管疲劳损伤先增大后减小;导程减小或者层数增加时,复合软管的疲劳损伤会明显减小.摩擦系数对疲劳损伤几乎没有影响.研究成果可为低温复合软管的结构设计提供理论参考.

关键词：

LNG低温复合软管强度分析参数化分析疲劳分析

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万方数据
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波流联合作用下掺氢输气海管泄漏扩散研究

朱红钧黄栏高岳唐堂...

107-118页

查看更多>>摘要：由于氢气密度低,泄漏后的掺氢天然气在海洋波流作用下的浮升扩散行为有别于纯天然气,其泄漏扩散规律有待明晰.利用计算流体力学方法数值模拟了波流联合作用下掺氢输气海管泄漏扩散的过程,结果表明气体泄漏的过程可分为泄漏初期、向上浮升以及横向迁移3个阶段.当掺氢比φH2<50%时,氢气泡的运动轨迹受天然气泡的影响显著.气体浮升高度和扩散直径的变化与时间成正相关,且随着掺氢比的增大,泄漏气体到达液面所需的时间延长.天然气泡和氢气泡直径在上升的过程中都逐渐增大,两者的浮升速度随浮升高度的增加先增大后减小,天然气泡的浮升速度衰减更快.氢气泡直径随掺氢量的增加而增大,天然气泡直径随掺氢量的增大而减小,两者的上升速度随着掺氢量的增大都表现出先增大后减小的趋势,且氢气泡的上升速度大于天然气泡的上升速度.波长和海流流速越大,泄漏气体的扩散直径越大.

关键词：

气体泄漏掺氢混输泄漏扩散气泡浮升氢气天然气海底管道

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