柔性立管阻力特性试验数据处理技术

李 曼，徐永超，单铁兵，付世晓

(1.中国船舶及海洋工程设计研究所，上海200011；2.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240)

0 引 言

立管是进行海洋油气勘探开发的关键设备，连接工作平台与海底作业区。一般分为钻井立管和生产立管。钻井立管输送钻井用的液体，而生产立管把海底的油气输送到海面平台上。立管在均匀来流作用下受到的流体力可以分为升力FL和阻力FD。在阻力FD的作用下，立管首先会产生一个流向（In-Line:IL）的变形，并以此位置为平衡位置进行流向振动。阻力FD可进一步分解为平均阻力和周期阻力，即周期阻力引起立管流向振动，影响立管的疲劳性能。平均阻力主导立管的结构强度。

以往的研究表明，柔性立管的阻力特性与刚性圆柱阻力特性显著不同。柔性立管发生涡激振动（VIV）时，VIV对立管的阻力有放大效应。在亚临界雷诺数区间，柔性立管阻力系数CD通常大于1.2。而且由于目前对于涡激振动的机理并未有深入的理解，因此针对柔性立管的阻力特性，数值计算无法获得准确的预报。模型试验是研究柔性立管阻力特性的主要手段。Vandiver[1]及Chaplin[2]分别提出了基于模型试验的柔性立管平均阻力计算经验公式。宋磊建[3]针对立管表面应变时历，分析获得平均阻力及表征立管涡激振动响应的相关参数，并在此基础上拟合出平均阻力计算公式。

目前的模型试验相关的文献中缺乏明确的关于柔性立管试验特性试验数据处理技术的研究。而良好的数据处理技术是分析柔性立管阻力特性的关键部分。……