海洋立管是油气开采的“深海生命线”,但海流引发的涡激振动时刻威胁其安全。如何准确预报这一振动,是业界长期钻研的重要问题之一。近日,清华大学深圳国际研究生院副教授王恩浩团队自主研发的海洋立管涡激振动预报软件,正式获得全球最古老的船级社——英国劳氏船级社原则性认可。颁证仪式于8月14日在英国劳氏船级社位于上海的大中华区总部举行。
英国劳氏船级社全球审图中心新造船业务总经理傅宗政(右)为王恩浩(右)颁发证书
据团队介绍,海洋立管一端连接海上浮式设施,另一端连接海底生产系统,是输送油气等流体的关键通道,被称为海洋油气开发的“生命线”。这些细长的管道长期处在复杂的海洋环境中,要经受海流、波浪和平台运动等多重影响。海流经过立管时,会在管体后方形成一串交替脱落的旋涡。这些旋涡会对立管产生反复变化的作用力,使其发生振动,这种现象被称为“涡激振动”。持续的涡激振动会使立管反复受力,长期累积可能造成疲劳损伤,严重时甚至导致立管断裂。
因此,准确预测立管在不同海流和平台运动条件下的振动幅度、频率及受力变化,是开展深水立管结构设计、寿命评估和安全运维的重要依据,也是海洋工程中的一项关键技术问题。
团队聚焦复杂海洋环境下柔性立管的流固耦合振动响应问题,系统开展理论建模、数值算法研究与软件开发,构建了涡激振动时域预报模型。通过试验数据校核、多工况算例测试及持续迭代优化,团队逐步形成了从理论模型、算法实现到工程验证的完整技术体系。基于上述研究成果自主研发的海洋立管涡激振动预报软件,可准确、高效地预报复杂来流及平台运动作用下柔性立管的涡激振动响应。
在本次原则性认可评审中,英国劳氏船级社对该软件的理论基础、数值方法、程序实现和适用范围进行了系统审查,并选取多种定常流与非定常流工况,将软件计算结果与试验数据及国际主流海洋立管涡激振动预报软件的计算结果进行对标,综合评估其预报能力。凭借扎实的理论基础、完善的技术体系和可靠的预报性能,该软件顺利通过评审,获得英国劳氏船级社原则性认可。
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