[01408195]海洋深水立管系统设计关键技术

海洋立管是海洋平台与海底井口间的主要连接件,作为海面与海底的一种联系通道,既可用于浮式海洋平台,又可用于固定式平台及钻探船舶。当海流流经细长的圆柱体时,在一定的流速条件下,可在圆柱体两侧交替地形成强烈的旋涡,旋涡脱落会对立管产生一个周期性地可变力,使得立管在与流向垂直方向上发生横向振动;结构的振动反过来又对流场产生影响,使旋涡增强,阻力增加,这种涡激振动是小尺度部件流固耦合现象的具体体现。涡旋脱落现象在管道工程结构中诱发的大振幅振动,易导致海洋立管发生疲劳破坏。除了横向振动外,流体阻力可使立管沿流动方向发生纵向振动,纵向振动比横向振动幅值约小一个数量级,但是在立管来流方向上的拖曳力会使立管产生比较大的变形,使立管处于高应力状态,易发生疲劳破坏。 水下结构物控制涡激振动的技术,现今有以下几方面考虑,一种是减少漩涡的激励,使用特殊的装置,如流线型导流板,尾流漂浮物。另外一种是改变流体流过圆柱体时的边界层,在长度方向上布置相应的结构形式修改流体与结构体接触时的边界层,可以使流体的方向改变或者使流体得到挠动进入湍流状态,比如螺旋导板、打孔套筒,这几种抑振装置形式都是沿着立管轴向全布置或者部分布置,虽然能够减小立管的涡激振动,但同时增加了立管的过水面积,加大了曳力方向的变形。 本研究旨在克服现有技术的上述不足,提供能够有效抑制海洋立管涡激振动的装置,并提供一种该装置的制作以及立管上的固定方法,使涡激振动得以有效控制,曳力方向变形减小,减少工艺的复杂程度,维持较低施工成本。 该技术基本成熟,目前尚未应用。已发表论文1篇,获国家海洋局海洋科学技术二等奖1项。