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均匀流作用下柔性悬垂管涡激振动响应特性试验研究
1
作者 王靖 许玉旺 +3 位作者 任浩杰 付雪鹏 付世晓 张萌萌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1405-1419,共15页
温差能发电是近年海洋可再生能源研究的热点,悬垂取水管作为温差发电装置中提取深层冷海水的关键结构,其涡激振动响应特性尚不明确。本文开展了均匀流下悬垂管的涡激振动水池模型试验,利用光纤光栅应变传感器测量涡激振动应变响应,通过... 温差能发电是近年海洋可再生能源研究的热点,悬垂取水管作为温差发电装置中提取深层冷海水的关键结构,其涡激振动响应特性尚不明确。本文开展了均匀流下悬垂管的涡激振动水池模型试验,利用光纤光栅应变传感器测量涡激振动应变响应,通过模态分析法、小波变换等数据处理方法研究悬垂管的幅值和频率特征。分析试验结果发现:均匀流作用下,悬垂管的涡激振动位移响应最大幅值主要位于悬垂管底部;柔性悬挂立管IL(in-line)和CF(cross-flow)主导频率基本满足二倍频关系,但是在模态转换的流速工况下会出现IL和CF方向主导频率相同的现象,同时伴随着明显的“行波”、“多频响应”以及“时间共享”特征;处理得到背景洋流作用下悬垂管的CF和IL方向斯特哈尔数分别为0.15和0.30,略小于以往两端铰支柔性立管试验结果,该值将为悬垂输水管涡激振动预报研究提供参数输入。 展开更多
关键词 悬垂管 柔性立管 涡激振动 模型试验
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平台多自由度运动下悬垂管涡激振动响应特性试验研究
2
作者 王靖 付世晓 +4 位作者 张萌萌 许玉旺 任浩杰 付雪鹏 牛智搏 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期2093-2102,共10页
平台在海洋环境下会产生复杂的多自由度运动响应,对与平台相连的立管响应尚缺乏系统研究。本文重点针对以往研究中鲜有关注的平台多自由度运动作用下悬垂管涡激振动响应特性,开展水池模型试验研究,通过光纤光栅应变片测量悬垂管的涡激... 平台在海洋环境下会产生复杂的多自由度运动响应,对与平台相连的立管响应尚缺乏系统研究。本文重点针对以往研究中鲜有关注的平台多自由度运动作用下悬垂管涡激振动响应特性,开展水池模型试验研究,通过光纤光栅应变片测量悬垂管的涡激振动应变信息。经过对试验结果的分析,可以发现:大KC数下最大振荡速度是影响面外涡激振动响应主导频率的主要参数;小KC数下振动主导频率是顶部平台运动频率的两倍。通过对比平台三自由度运动下悬垂管的试验和数值计算结果,发现此情形下涡激振动对悬垂管总体动力响应的影响不可忽略,可为进一步研究计及平台运动影响的悬垂管涡激振动提供参考。 展开更多
关键词 涡激振动 悬垂管 模型试验 振荡流场
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关于悬垂管母线下垂直开启式隔离开关的选型问题
3
作者 刘元生 《科技资讯》 2007年第8期66-67,共2页
结合青龙山站220kV垂直开启式隔离开关的选型情况,对户外小净距悬垂管母线下的大开距隔离开关的选型及改造方法进行了讨论,供同行参考。
关键词 隔离开关 悬垂管母 静触头
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平台运动下悬垂立管动力响应及疲劳损伤特性试验研究 被引量：8
4
作者 吴天昊 付世晓 +1 位作者 张智奇 何玥 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2018年第3期18-25,共8页
悬垂立管因其经济性被广泛应用在深海油气开发中。悬垂立管在顶端平台运动作用下,会不断产生横流向以及顺流向动力响应,循环累积造成疲劳损伤。为了研究悬垂立管在平台运动作用下的疲劳损伤特性,开展了大尺度悬垂立管模型试验。采用小... 悬垂立管因其经济性被广泛应用在深海油气开发中。悬垂立管在顶端平台运动作用下,会不断产生横流向以及顺流向动力响应,循环累积造成疲劳损伤。为了研究悬垂立管在平台运动作用下的疲劳损伤特性,开展了大尺度悬垂立管模型试验。采用小波分析、模态分析、雨流计数法等方法处理分析试验数据。分析平台运动下无内流作用下大尺度悬垂立管动力响应及疲劳损伤特性,发现横流向弯曲应变结果较为复杂,局部呈现行波特性,主导频率具有时变性。相比之下,顺流向弯曲应变结果比较有规律性,整体呈现行波特性,主导频率不具有时变性,并始终保持与顶端平台运动频率相同。平台运动引发的悬垂立管涡激振动疲劳损伤和KC数有关。各点面内疲劳损伤值延管长分布趋势和面内应变RMS延管长分布趋势相似。横流向(CF方向)的疲劳损伤的数量级为顺流向(IL方向)的10-2倍左右。 展开更多
关键词 动力响应特性 疲劳损伤 悬垂立管 平台运动 振荡来流
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平台运动与管内流动联合作用下悬垂立管动力响应特性研究 被引量：7
5
作者 吴天昊 付世晓 +1 位作者 任桐鑫 何玥 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第17期32-40,47,共10页
悬垂立管因其经济性被广泛应用在深海油气开发中。悬垂立管在顶端平台运动和内流共同作用下,在顺流向(IL向)会产生动力响应,并与周围流体间形成相对振荡来流。这种相对振荡来流极有可能诱发悬垂立管产生横流向(CF向)的涡激振动(Vortex-i... 悬垂立管因其经济性被广泛应用在深海油气开发中。悬垂立管在顶端平台运动和内流共同作用下,在顺流向(IL向)会产生动力响应,并与周围流体间形成相对振荡来流。这种相对振荡来流极有可能诱发悬垂立管产生横流向(CF向)的涡激振动(Vortex-induced Vibration,VIV)。为了研究悬垂立管在平台运动和内流联合作用下悬垂立管涡激振动响应特性,开展了悬垂立管模型试验。通过试验和数值模拟的方法,分析了IL向应变、流速、KC数、泻涡频率等分布规律。结果表明:大管径悬垂立管在振荡流场和内流共同作用下,可以产生涡激振动。该试验内流速度区间下,内流作用对于悬垂立管固有频率,KC数和泻涡频率幅值分布,以及涡激振动影响不大。顶部平台运动诱发的涡激振动具有不稳定性。 展开更多
关键词 涡激振动 悬垂立管 内流作用 平台运动 振荡来流
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深海悬垂取水管振动特性研究 被引量：2
6
作者 李京京 刘明月 郭琳 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期42-55,共14页
深海悬垂取水管的设计趋向于大直径、高内流流速,内流对取水管振动特性的影响不可忽略,分析内部流动引起的管道动态失稳行为以及评估失稳临界流速具有重要工程意义。基于小尺度模型试验,研究内流对深海悬垂取水管道振动特性的影响规律,... 深海悬垂取水管的设计趋向于大直径、高内流流速,内流对取水管振动特性的影响不可忽略,分析内部流动引起的管道动态失稳行为以及评估失稳临界流速具有重要工程意义。基于小尺度模型试验,研究内流对深海悬垂取水管道振动特性的影响规律,结果表明:随着内流流速增加,取水管模型会发生动态失稳行为,表现为一种间歇性的近周期运动,该运动主要由管道一阶弯曲模态引起的不稳定性诱导。管道材料、顶端连接方式及底部配重块均影响其动态稳定性,顶端固定连接时质量比小的管道更易发生动态失稳;顶端变为铰接时,质量比大的管道失稳临界流速变小,质量比小的管道失稳临界流速变大。相比顶端边界条件,底部配重块对管道失稳临界流速影响不显著但可以减小其振动幅值。 展开更多
关键词 悬垂取水管 动态失稳 临界流速评估 试验研究
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深海取水管在内外流作用下的动力性能
7
作者 郭琳 李京京 +1 位作者 刘明月 高晶 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期156-165,共10页
深海取水管道是一种大长细比、高内流流速的悬垂吸液管道,模拟取水管的真实工作状态,研究在内外流作用下的管道动力性能十分必要。基于小尺度模型试验,研究内外流对管道的动力特性影响。结果表明:大部分工况下,内外流共同作用引起的管... 深海取水管道是一种大长细比、高内流流速的悬垂吸液管道,模拟取水管的真实工作状态,研究在内外流作用下的管道动力性能十分必要。基于小尺度模型试验,研究内外流对管道的动力特性影响。结果表明:大部分工况下,内外流共同作用引起的管道振动幅度和频率主要受外流影响;内外流共同作用下,内流流速增加会导致位移振动主频略微降低,顶部张力增加,管道应变响应减小,但其对振动的应变主导阶数影响较小;管道顶部连接方式、底部配重、浸没水深都会影响管道在内外流作用下的涡激振动特性,即顶部铰接相较于固定连接更容易激发管道涡激振动横流向的高阶模态振动,底部配重在小外流流速下会使管道振动幅值降低,在大外流流速下会使管道振动幅值增大,激发横流向高阶主导频率跃迁,浸没水深增加会使管道振动主导频率降低。研究成果可为实际工程项目中深海取水管的设计提供参考依据。 展开更多
关键词 深海 悬垂取水管 内外流 动力特性 涡激振动
原文传递
内外流作用下深海悬垂取水管动力响应的模型试验
8
作者 高晶 李京京 +1 位作者 刘明月 郭琳 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期108-122,共15页
研究内外流对大直径、内流流速高的深海悬垂取水管道动态响应的影响,对实际工程中的取水管道应用提供参考。基于小尺度模型试验,分析内外流作用下管道的动力响应特性,以及顶部连接方式和底部配重块对其响应的影响规律。结果表明:涡激振... 研究内外流对大直径、内流流速高的深海悬垂取水管道动态响应的影响,对实际工程中的取水管道应用提供参考。基于小尺度模型试验,分析内外流作用下管道的动力响应特性,以及顶部连接方式和底部配重块对其响应的影响规律。结果表明:涡激振动响应的主导模态和主导频率主要取决于外流流速,内流流速的变化对主振频率无明显影响,但会增加管道向高阶模态转换的趋势。外流增加会导致P1管道的振动响应从单一模态转向多模态参与,且涡流脱落与固有频率之间的“锁定”和模态转换现象更明显。当存在外流时,管道的位移振幅大小主要受到外流流速影响。外流参与会增加运动的周期性,但随着外部流速增加,取水管道因涡激运动从单一频率的振动转变为复杂的多频率振动,导致运动周期性逐渐减弱。顶部固定的管道底部位移振幅均方根值更大。低外流流速时,管道配重显著影响了管道的振幅,特别是当配重占据管道自重的50%及以上时,振幅的变化与无集中质量时存在明显差异。研究成果在优化内外流条件下悬垂式取水管道的理论模型方面具有显著意义,可为实际深海浮式取水管道的设计与工程实施提供一定参考。 展开更多
关键词 悬垂取水管 涡激振动 内外流流速 模态转换 试验研究
原文传递
针对立管重入井过程中等路径段加速度的改进型蚁群优化算法 被引量：2
9
作者 王盛炜 徐雪松 +1 位作者 姚宝恒 连琏 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1585-1590,共6页
在自由悬垂立管动力学分析的基础上,提出了一种针对等路径段内的加速度进行优化的改进型蚁群算法.通过该算法得出的立管顶端的优化运动策略,可以有效地减小立管底端在平移结束时同海底井口的距离,同时缩短重入井作业需要的时间,使得钻... 在自由悬垂立管动力学分析的基础上,提出了一种针对等路径段内的加速度进行优化的改进型蚁群算法.通过该算法得出的立管顶端的优化运动策略,可以有效地减小立管底端在平移结束时同海底井口的距离,同时缩短重入井作业需要的时间,使得钻井立管重入井作业更加便捷.通过对比在优化后的运动策略下和在普通的运动策略下自由悬垂立管的不同动力学响应和型态变化,说明针对等路径段加速度进行优化的蚁群优化算法可以有效地优化立管重入井过程中的立管型态和运动,使重入井作业更加便捷. 展开更多
关键词 自由悬垂立管 立管重入井 动力学分析 运动优化 改进型蚁群算法
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悬垂立管波致疲劳与流致涡激振动疲劳特性研究
10
作者 梁天纬 许玉旺 +3 位作者 付世晓 任浩杰 张萌萌 宋斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期313-320,337,共9页
悬垂立管是应用在养殖工船以及温差能发电平台上的一种特殊立管形式,其一端与平台连接,另一端完全自由,在风浪流以及平台运动的影响下易因疲劳损伤而破坏。对一根安装于可移动式养殖工船的悬垂取水管进行浪致动力响应时域求解与涡激振... 悬垂立管是应用在养殖工船以及温差能发电平台上的一种特殊立管形式,其一端与平台连接,另一端完全自由,在风浪流以及平台运动的影响下易因疲劳损伤而破坏。对一根安装于可移动式养殖工船的悬垂取水管进行浪致动力响应时域求解与涡激振动频域预报,基于Miner线性疲劳累计损伤理论计算考虑全年浪流分布概率的立管波致疲劳与涡激振动疲劳损伤情况。研究发现:考虑浪流分布概率后,悬垂立管波致疲劳总损伤主要分布在立管近平台端,顺浪流方向上更为严重,而涡激振动疲劳总损伤主要分布在立管近自由端,横流方向更为严重;海浪谱的有义波高与特征周期分别主要影响波致疲劳损伤的积累速度与沿管长分布特点;单一工况下,悬垂立管截面上涡激振动疲劳损伤最大位置并非总出现在横流方向,需根据具体工况计算分析;从总疲劳损伤角度分析,波致疲劳与涡激振动疲劳所导致的结构损伤在同一数量级。 展开更多
关键词 悬垂立管 波致疲劳损伤 涡激振动疲劳损伤
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