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悬跨海底管道绕流三维特性的大涡数值模拟研究
被引量：
12
1
作者
许明
陈学东
+3 位作者
王冰
关卫和
范志超
董杰
《流体机械》
CSCD
北大核心
2018年第5期18-24,共7页
自由悬跨是海底管道安全的风险之一,涡激振动(VIV)引起的疲劳是自由悬跨海底管道的主要失效模式之一。悬跨高度是影响海底管道涡激振动频率和载荷大小的一个重要因素。采用大涡数值模拟方法(LES)研究了不同悬跨间隙比(G/D)海底管道绕流...
自由悬跨是海底管道安全的风险之一,涡激振动(VIV)引起的疲劳是自由悬跨海底管道的主要失效模式之一。悬跨高度是影响海底管道涡激振动频率和载荷大小的一个重要因素。采用大涡数值模拟方法(LES)研究了不同悬跨间隙比(G/D)海底管道绕流的流场特性,分析了悬跨的间隙比对海管绕流场剪切层相互作用、升阻力系数和旋涡脱落等的影响规律。结果表明:与湍流模型的雷诺平均方法(RANS)相比,大涡数值模拟方法能够得到更准确和详细的近壁面圆柱绕流结果。在G/D小于0.8以后升阻力系数有明显变化,升力系数的均方根值随着G/D的减小而减小。当G/D大于0.8,升力系数的均值和均方根值基本不变,此时悬跨高度对绕流不再有明显影响。因此,可将G/D等于0.8作为临界悬跨间隙比,大于临界悬跨高度时的疲劳分析可等同于孤立管道。当G/D小于0.3以后,由于旋涡发放被抑制,升力系数的均方根值基本保持在很小的值,因此疲劳失效的风险大幅降低。而在中间过渡阶段的间隙比情况下,可以参考获得的升力系数值做更为精确的疲劳分析。
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关键词
海底管道
悬跨
高度
近壁面
升阻力系数
大涡数值模拟
下载PDF
职称材料
海底滑坡对管线冲击力的数值分析
被引量：
5
2
作者
王忠涛
张宇
+1 位作者
杨庆
王寒阳
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期567-573,共7页
输送原油和天然气的海底管线常处于复杂的海洋地质环境,在海底滑坡的冲击下可能发生失稳破坏。以往研究成果多集中讨论海底滑坡对悬跨管线的冲击力,但对置于海床表面的管线受不同角度海底滑坡的冲击作用讨论较少,也未深入讨论悬跨高度...
输送原油和天然气的海底管线常处于复杂的海洋地质环境,在海底滑坡的冲击下可能发生失稳破坏。以往研究成果多集中讨论海底滑坡对悬跨管线的冲击力,但对置于海床表面的管线受不同角度海底滑坡的冲击作用讨论较少,也未深入讨论悬跨高度对管线受海底滑坡冲击力的影响。基于Herschel–Bulkley模型,采用计算流体动力学CFD法模拟了不同冲击角度下海底滑坡对置于海床表面管线的作用力,对比已有模型试验成果提出了管线纵向和轴向阻力系数的计算公式。按照土力学方法对CFD数值计算结果重新整理,指出土力学和流体力学方法在计算管线受海底滑坡冲击力方面的实质对应关系,并给出管线破坏包络线的解析表达式。随后讨论了悬跨高度对管线受力的影响,最后提出了综合考虑冲击角度和悬跨高度影响的海底滑坡对管线作用力的计算公式。研究成果对海底路由选址和海底管线设计具有一定的应用价值。
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关键词
海底管线
海底滑坡
CFD模拟
悬跨
高度
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职称材料
海底滑坡冲击下悬跨管道动态响应及安全性评估
被引量：
3
3
作者
付崔伟
张浩
+2 位作者
郭兴森
谷忠德
年廷凯
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2021年第6期1841-1848,共8页
作为一种常见的海洋地质灾害,海底滑坡会对油气管道的安全造成巨大威胁。由于海洋底流的冲刷作用,海底管道往往会悬跨于海床之上,稳定性较差。当悬跨管道遭受到海底滑坡的冲击作用后,其动态响应预测及安全性评估尤为重要。本文建立了海...
作为一种常见的海洋地质灾害,海底滑坡会对油气管道的安全造成巨大威胁。由于海洋底流的冲刷作用,海底管道往往会悬跨于海床之上,稳定性较差。当悬跨管道遭受到海底滑坡的冲击作用后,其动态响应预测及安全性评估尤为重要。本文建立了海底滑坡-管道相互作用的有限元模型,将油气管道分为悬跨段和埋地段,考虑了悬跨长度和高度变化条件下,油气管道遭受海底滑坡冲击作用时的动态响应。数值计算结果表明,管道悬跨长度和高度对其塑性变形影响显著,海底滑坡引起的管道应变会随着悬跨长度和高度的增加而增大。最后,提出了综合考虑悬跨长度和高度影响下海底管道安全性评估方法,该成果可直接用于海底滑坡作用下油气管道安全性的动态评估。
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关键词
海底滑坡
油气管道
悬跨
长度
悬跨
高度
管道响应
安全性评估
下载PDF
职称材料
题名
悬跨海底管道绕流三维特性的大涡数值模拟研究
被引量：
12
1
作者
许明
陈学东
王冰
关卫和
范志超
董杰
机构
合肥通用机械研究院有限公司国家压力容器与管道安全工程技术研究中心安徽压力容器与管道安全技术省级实验室
出处
《流体机械》
CSCD
北大核心
2018年第5期18-24,共7页
基金
国家国际科技合作专项项目"全尺寸海底管道结构疲劳试验系统合作研制"(2015DFA71730)
安徽省自然科学基金青年项目(1808085QE174)
合肥通用机械研究院有限公司博士科技基金项目(2017010481)
文摘
自由悬跨是海底管道安全的风险之一,涡激振动(VIV)引起的疲劳是自由悬跨海底管道的主要失效模式之一。悬跨高度是影响海底管道涡激振动频率和载荷大小的一个重要因素。采用大涡数值模拟方法(LES)研究了不同悬跨间隙比(G/D)海底管道绕流的流场特性,分析了悬跨的间隙比对海管绕流场剪切层相互作用、升阻力系数和旋涡脱落等的影响规律。结果表明:与湍流模型的雷诺平均方法(RANS)相比,大涡数值模拟方法能够得到更准确和详细的近壁面圆柱绕流结果。在G/D小于0.8以后升阻力系数有明显变化,升力系数的均方根值随着G/D的减小而减小。当G/D大于0.8,升力系数的均值和均方根值基本不变,此时悬跨高度对绕流不再有明显影响。因此,可将G/D等于0.8作为临界悬跨间隙比,大于临界悬跨高度时的疲劳分析可等同于孤立管道。当G/D小于0.3以后,由于旋涡发放被抑制,升力系数的均方根值基本保持在很小的值,因此疲劳失效的风险大幅降低。而在中间过渡阶段的间隙比情况下,可以参考获得的升力系数值做更为精确的疲劳分析。
关键词
海底管道
悬跨
高度
近壁面
升阻力系数
大涡数值模拟
Keywords
submarine pipeline；height of free span；near wall；drag and lift coefficient；large eddy simulation
分类号
TH137 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
海底滑坡对管线冲击力的数值分析
被引量：
5
2
作者
王忠涛
张宇
杨庆
王寒阳
机构
大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期567-573,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51639002
41772296)
文摘
输送原油和天然气的海底管线常处于复杂的海洋地质环境,在海底滑坡的冲击下可能发生失稳破坏。以往研究成果多集中讨论海底滑坡对悬跨管线的冲击力,但对置于海床表面的管线受不同角度海底滑坡的冲击作用讨论较少,也未深入讨论悬跨高度对管线受海底滑坡冲击力的影响。基于Herschel–Bulkley模型,采用计算流体动力学CFD法模拟了不同冲击角度下海底滑坡对置于海床表面管线的作用力,对比已有模型试验成果提出了管线纵向和轴向阻力系数的计算公式。按照土力学方法对CFD数值计算结果重新整理,指出土力学和流体力学方法在计算管线受海底滑坡冲击力方面的实质对应关系,并给出管线破坏包络线的解析表达式。随后讨论了悬跨高度对管线受力的影响,最后提出了综合考虑冲击角度和悬跨高度影响的海底滑坡对管线作用力的计算公式。研究成果对海底路由选址和海底管线设计具有一定的应用价值。
关键词
海底管线
海底滑坡
CFD模拟
悬跨
高度
Keywords
submarine pipeline
submarine landslide
CFD method
suspended distance
分类号
P756.2 [天文地球—海洋科学]
P642.22
下载PDF
职称材料
题名
海底滑坡冲击下悬跨管道动态响应及安全性评估
被引量：
3
3
作者
付崔伟
张浩
郭兴森
谷忠德
年廷凯
机构
大连理工大学
出处
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2021年第6期1841-1848,共8页
基金
国家自然科学基金(资助号:51879036,52079020)
辽宁省兴辽英才计划项目(资助号:XLYC2002036).
文摘
作为一种常见的海洋地质灾害,海底滑坡会对油气管道的安全造成巨大威胁。由于海洋底流的冲刷作用,海底管道往往会悬跨于海床之上,稳定性较差。当悬跨管道遭受到海底滑坡的冲击作用后,其动态响应预测及安全性评估尤为重要。本文建立了海底滑坡-管道相互作用的有限元模型,将油气管道分为悬跨段和埋地段,考虑了悬跨长度和高度变化条件下,油气管道遭受海底滑坡冲击作用时的动态响应。数值计算结果表明,管道悬跨长度和高度对其塑性变形影响显著,海底滑坡引起的管道应变会随着悬跨长度和高度的增加而增大。最后,提出了综合考虑悬跨长度和高度影响下海底管道安全性评估方法,该成果可直接用于海底滑坡作用下油气管道安全性的动态评估。
关键词
海底滑坡
油气管道
悬跨
长度
悬跨
高度
管道响应
安全性评估
Keywords
Submarine landslide
Oil and gas pipeline
Spanning length
Spanning height
Pipeline response
Safety evaluation
分类号
P756 [天文地球—海洋科学]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
悬跨海底管道绕流三维特性的大涡数值模拟研究
许明
陈学东
王冰
关卫和
范志超
董杰
《流体机械》
CSCD
北大核心
2018
12
下载PDF
职称材料
2
海底滑坡对管线冲击力的数值分析
王忠涛
张宇
杨庆
王寒阳
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
5
下载PDF
职称材料
3
海底滑坡冲击下悬跨管道动态响应及安全性评估
付崔伟
张浩
郭兴森
谷忠德
年廷凯
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2021
3
下载PDF
职称材料
已选择
0
条
导出题录
引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
检索结果
已选文献
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