1)分析准则
相对于TTR,SCR在波流作用下的偏移更大,不仅在相邻立管之间,而且在立管与脐带缆、锚链、浮体之间也可能发生碰撞,需要进行干涉分析。
相对于API RP 2RD仅规定立管干涉不允许发生碰撞,DNV RP F203明确规定相邻立管间的最小间距,因此在工程设计中多采用DNV RP F203作为立管干涉分析准则。
DNV RP F203的立管干涉分析准则如下:
对于外径相等的立管,推荐的立管间距至少为外径的2倍。在外径不同的情况下,建议将外径之和作为验收准则。因此为了避免碰撞,要求最小间距Δ≥D 1+D 2,D 1和D 2为相邻立管外径。
2)分析假设
在干涉分析中,通常采用下面的假设:
①假设剖面流的方向不随水深变化。
②假设两根立管沿着流的方向位于同一平面上。
③仅对下游立管考虑尾流屏蔽效应。
④仅对上游立管考虑立管涡激振动引起的拖曳力系数放大。
⑤假设上游立管为空管,下游立管充满水。
由于来自上游立管的尾流效应,作用在下游立管上的流力被修正,修正后的流力用于计算下游立管受到的拖曳力。尾流效应使用Huse尾流模型进行建模。
上面这些假设将得到偏保守的结果。
3)分析步骤(www.xing528.com)
通常按以下步骤进行立管干涉分析:
①对上游立管进行静态分析得到上游立管构型。
②对上游立管进行模态分析得到上游立管自振频率、模态和曲率,用于涡激振动分析。
③对上游立管进行涡激振动分析以获得百年一遇流的上游立管拖曳力放大系数,SCR只需要考虑平面内的涡激振动模态。
④对上游立管进行静态分析,考虑拖曳力放大。
⑤对下游立管进行静态分析,考虑来自上游立管的尾流效应。
⑥计算沿整个长度的上游立管和下游立管之间的间隙。
下面以Flexcom软件和Shear7软件为例,立管干涉分析可以通过以下步骤进行:
①利用Flexcom 3D模块对上游立管进行静态分析。
②利用Mode 3D模块对上游立管进行模态分析。
③利用Shear7软件进行上游立管涡激振动分析。
④利用Flexcom 3D模块进行上游立管静态分析,考虑涡激振动分析得到的拖曳力放大系数。
⑤利用Flexcom 3D模块进行下游立管静态分析,考虑了上游立管的尾流效应。
⑥利用Flexcom Clear模块计算沿整个长度立管之间的间隙。
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