【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性立管运动监测，具体涉及一种基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法。
技术介绍
1、我国已成为全球第二石油消费国和第三大天然气消费国，我国石油和天然气的对外依存度极高。为缓解我国国内油气供应紧张的局面，大力开发深海油气资源是一个不可避免且十分必要的方式。尽管深水区域蕴藏着丰富的油气资源，但开发这些资源也面临着许多技术问题和挑战。相比于浅水区域，深水开采的成本更高，而且许多在浅水区域适用的技术在深水开采中不再适用。因此，深海工程装备的设计与运维成为迫切需要解决的技术问题。浮体结构是深海工程装备的关键组成部分，它包括船体和系泊缆。一方面，系泊缆可以防止船体发生过大的位移，确保工作平稳进行；另一方面，它还能吸收由于生产作业引起的加速度变化，确保安全可靠的生产。因此对于柔性立管的研究受到了广泛关注。
2、柔性立管在海洋中不仅会受到来自于内部流体流动的影响，还会受到来自外部洋流的干扰，流体流经柔性立管发生漩涡脱落，使得柔性立管发生涡激振动，涡激振动将使柔性立管产生疲劳荷载，甚至发生疲劳破坏，这会大大降低柔性立管的使用寿命。因此，对柔性立管涡激振动发生机理研究及准确的响应计算是十分有必要的。
3、柔性立管涡激振动的cfd模拟方法虽然能较为准确地模拟立管涡激振动的响应，但存在计算时长较长的问题，现场原位实验也将花费更大的成本。对涡激振动的尾流模型有很多，但大都需要从实验中识别参数，不具有完全的物理意义。学者田村幸雄提出了一种不需要实验参数识别并且能准确计算尾流振子的模型，故有必要提出一种运用该尾
技术实现思路
1、为解决现有方法需要从实验中识别参数才能准确预测柔性立管涡激振动位移响应的技术问题，本专利技术提供了一种基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法。
2、其技术方案如下：
3、一种基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其要点在于，按照以下步骤进行：
4、s1、根据图1所示的柔性立管的结构模型，计算得到立管的横向振动位移y(z,t)；
5、s2、根据尾流振子模型，计算得到柔性立管的结构模型中的尾流振子变量q(z，t)；
6、s3、联立柔性立管的结构模型和尾流振子模型，并进行无量纲处理，得到无量纲处理后的方程组；
7、s4、对无量纲处理后的方程组进行中心差分处理，得到差分处理后的方程组；
8、s5、对差分处理后的方程组进行迭代计算，得到柔性立管涡激振动的位移响应。
9、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
10、采用以上技术方案的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，不需要从实验中识别参数，就可以准确计算得到均匀流和剪切流下柔性立管涡激振动位移响应，为解释基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动位移响应计算方法的合理性。
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1.一种基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，柔性立管的结构模型的表达式为：
3.根据权利要求2所述的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，尾流振子模型的表达式为：
4.根据权利要求3所述的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，将式(1)与式(6)联立方程组，并利用以下式(7)进行无量纲处理得到由以下式(8)和式(9)组成的无量纲处理后的方程组：
5.根据权利要求4所述的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，所述步骤S4中，对式(8)和式(9)按照以下式(10)-式(15)进行中心差分处理：
6.根据权利要求5所述的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，所述步骤S5中，利用式(16)和式(17)进行迭代计算，得到柔性立管涡激振动的位移响应。
【技术特征摘要】
1.一种基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，所述步骤s1中，柔性立管的结构模型的表达式为：
3.根据权利要求2所述的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，尾流振子模型的表达式为：
4.根据权利要求3所述的基于尾流振子模型的柔性立管涡激振动响应计算方法，其特征在于，所述步骤s3中，将式...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆山，曾小蓉，郭坤鹏，曹曙阳，李天，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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