氣液混輸管線嚴(yán)重段塞流影響下的渦激振動(dòng)機(jī)理研究

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1、中圖分類號：TE95單位代碼：11414學(xué)號：2013214008題目氣液混輸管線嚴(yán)重段塞流影響下的渦激振動(dòng)機(jī)理研究學(xué)科專業(yè)機(jī)械工程研究方向現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法與理論碩士生邱盼指導(dǎo)教師段夢蘭教授入學(xué)時(shí)間：2013年9月論文完成時(shí)間：2016年5月碩士學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明鄭重聲明：本碩士學(xué)位論文是作者個(gè)人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他個(gè)人和集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得中國石油大學(xué)或者其它單位的學(xué)位或證書所使用過的材料。對本研究做出貢獻(xiàn)的

2、個(gè)人和集體，均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。作者和導(dǎo)師完全意識到本聲明產(chǎn)生的法律后果并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。－＇作者簽名：日期：ｉｌ■導(dǎo)師簽名：ｎ期：（））碩士學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解中國石油大學(xué)（北京）學(xué)位論文版權(quán)使用的有關(guān)規(guī)定，使用方式包括但不限于：學(xué)校有權(quán)保留并向有關(guān)部門和機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版？，允許學(xué)位論文被査閱和借閱：學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文；可以將本學(xué)位論文的全部或

3、部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索。本學(xué)位論文屬于保密范圍，保密期限ｉ年，解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文作者如需公開出版學(xué)位論文的部分或全部內(nèi)容，必須征得導(dǎo)師書面同意一，且須以中國石油大學(xué)（北京）為第署名單位。＇作者簽名：ｉＢＲ期：ｂｌｐ．：ｊｖｎｆｆｌ導(dǎo)師簽名：ｙ〇ｉＬ（，１）－－１摘要摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長和陸上石油資源的逐漸開發(fā)殆盡，越來越多的國家和地區(qū)正在面臨著能源短缺的問題，與此同時(shí)海洋石油的開發(fā)逐漸進(jìn)入到人們視野中。海洋石油的開采必然離不開將海底原油集輸?shù)胶Ｑ笃脚_(tái)的立管裝

4、置，當(dāng)油田開采進(jìn)入到后期時(shí)，氣液質(zhì)量流量較小，立管-傾斜管系統(tǒng)中容易形成堵塞氣相進(jìn)入立管的液塞，最終形成嚴(yán)重段塞流，導(dǎo)致立管內(nèi)部壓力急劇上升進(jìn)而引起立管強(qiáng)烈振動(dòng)。本文從立管-傾斜管裝置嚴(yán)重段塞流出發(fā)，考察嚴(yán)重段塞流對海洋環(huán)境下立管渦激振動(dòng)特性的影響規(guī)律。首先，利用等效方法將三維立管-傾斜管裝置系統(tǒng)等效成二維管道系統(tǒng)，節(jié)省大量計(jì)算資源，利用ANSYS中流體動(dòng)力學(xué)模塊單元Fluent模擬八個(gè)不同氣液質(zhì)量流量下的傾斜管-立管內(nèi)部四個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的壓力變化。發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣相折算速度為0.136m/s條件下，隨著液相折算速度的增加，管道系統(tǒng)中最大壓

5、力與最小壓力之差逐漸攀升；在同一氣相折算速度條件下，隨著液相折算速度的增加，但管道中的壓力差隨之減少。同一氣相折算速度條件下，隨著液相折算速度的增加，嚴(yán)重段塞流周期時(shí)間逐漸減小，形成嚴(yán)重段塞流所需時(shí)間更少。其次，利用ANSYS中流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算單元CFX考察圓柱繞流升力系數(shù)和阻力系數(shù)變化規(guī)律并與經(jīng)典的繞流理論進(jìn)行對比，得出所建數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。同時(shí)計(jì)算八個(gè)工況下的渦激振動(dòng)特征規(guī)律，得出不同外流流速下的渦激振動(dòng)升力系數(shù)、阻力系數(shù)和Y軸方向振動(dòng)規(guī)律。最后，利用GITT廣義積分變換法考察嚴(yán)重段塞流影響下的渦激振動(dòng)參數(shù)變化規(guī)律，得出了八

6、個(gè)不同外流流速下的渦激振動(dòng)參數(shù)特征規(guī)律。利用疲勞累積理論Miner計(jì)算嚴(yán)重段塞流和渦激振動(dòng)影響下的立管疲勞使用壽命，為海洋氣液混輸立管設(shè)計(jì)和使用提供理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：傾斜管-立管；嚴(yán)重段塞流；渦激振動(dòng)；疲勞壽命-II-中國石油大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文MechanismresearchofVIVundertheinfluenceofsevereslugginginpipelinewiththegasandliquidmixturetransportationABSTRACTWiththegradualdevelopmentofC

7、hineseeconomyandtherapidgrowthofconsumptionofpetroleum,moreandmorecountriesandregionsarefacingthechallengeofenergyshortage.Thenmoreandmorepetroleumcorporationconcentrateonexploitingoffshoreoilfield.ThemarineriserareimportantequipmentofExploitationofOffshorePetroleum

8、.Whenoilfieldexplorationgrowsintotheadvancedstagewhichhaslowliquidandgasflowrates,thenitiseasytoformliquidslugintheinclinedtubewhichcanblo