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顶张紧立管的涡激振动分析

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:涡激振动分析得到立管拖曳力增幅将用于立管干涉分析、安装分析中。Shear7是国际海洋工程业界公认的立管涡激振动评估软件,该程序使用格林函数解法技术来解决频域控制结构方程。涡激振动分析的关键参数选择见表3-6。③使用OrcaFlex输出用于Shear7涡激振动分析的模态文件。④使用Shear7对每个涡激振动疲劳海况进行涡激振动分析。②安装涡激振动抑制装置减小涡激振动。对于TTR,多采用整流罩涡激振动抑制装置。

顶张紧立管的涡激振动分析

涡激振动(vortex induced vibration)分析结果是立管干涉分析、安装分析、疲劳分析的输入条件。涡激振动分析得到立管拖曳力增幅将用于立管干涉分析、安装分析中。涡激振动疲劳损伤将用于立管疲劳分析中,其荷载工况取决于疲劳分析中荷载工况的选择。

Shear7是国际海洋工程业界公认的立管涡激振动评估软件,该程序使用格林函数解法技术来解决频域控制结构方程。Shear7能够模拟具有剪切剖面流线性变化张力电缆和立管,对输入参数的选择非常敏感。

在剪切流剖面的作用下,TTR可能是多模态振动。由剪切流分布引起的疲劳损伤取单模振动和多模振动假设计算的疲劳损伤的平均值。涡激振动分析的关键参数选择见表3-6。

表3-6 Shear7中涡激振动分析的典型关键参数

采用Shear7评估包括张力节点和应力节点在内的TTR涡激振动疲劳流程如下:

①TTR结构建模。准确模拟沿TTR的质量、有效张力、张紧器刚度、轴向刚度和弯矩刚度。

②使用OrcaFlex进行模态分析。使用OrcaFlex建立TTR结构有限元模型(FEM)。为了捕捉高频响应,单元长度至少是最高模态波长的1/10。通过在OrcaFlex中开展模态分析,得到TTR固有频率和振型。

③使用OrcaFlex输出用于Shear7涡激振动分析的模态文件。

④使用Shear7对每个涡激振动疲劳海况进行涡激振动分析。(www.xing528.com)

⑤选择合适的应力集中因子(SCF),计算每个流工况的疲劳程度,再使用Palmgren-Miner法则计算由涡激振动引起的累积疲劳损伤,作为所有疲劳的总和。

如果立管涡激振动分析表明立管可能发生涡激振动,那么需要采取涡激振动抑制措施,设计者可以采取以下方法:

①改变顶张紧系数。

②安装涡激振动抑制装置减小涡激振动。

改变顶张紧系数主要是通过调整TTR顶部张紧器或浮力罐设置来实现。

常用的涡激振动抑制装置有螺旋侧板和整流罩,图3-13和图3-14分别为螺旋侧板和整流罩。对于TTR,多采用整流罩涡激振动抑制装置。对于带有涡激振动抑制装置的立管,Shear7中采用折减水动力系数的方式来考虑涡激振动抑制装置影响,水动力折减系数由涡激振动抑制装置制造商提供。

图3-13 螺旋侧板实物图

图3-14 整流罩实物图

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