海底管道动态压溃时激发压力脉冲特性分析

付光明，李明亮，孙宝江，高永海，刘树阳，时晨

(1.中国石油大学(华东)石油工程学院，山东 青岛 266580; 2.中国石油大学(华东)，山东省油气储运安全重点实验室，山东 青岛，266580)

管道压溃是外压作用下的非线性动态行为，是深水管道最为常见的失效形式。压溃发生后，压溃变形将以数百米每秒的速度沿管线传播，导致数公里甚至数百公里管道的损坏[1]，与此同时，管道压溃将激发数倍于压溃压力的脉冲压力，该压力脉冲将损伤周围管道，引起重大安全事故[2-3]。

近年来，国内外学者对水下爆炸和结构压溃变形等激发压力脉冲问题做了大量研究，Turner等[4]利用实验手段研究了铝管的压溃问题，实验中观察到与玻璃球压溃实验[5]中相似特性的压力脉冲，并指出压溃材料的失效时间历程对压力脉冲特性有显著的影响。Netto等[1]研究表明水的压缩性对压力脉冲起着重要作用，并利用近似流固耦合模型计算了压溃传播速度。Farhat等[3]研究了压溃模式对压力脉冲的影响，更高的压溃模式会产生更高的压力峰值，但与较低的压溃模式相比，持续时间更短。Ikeda等[6]对不同几何形状的黄铜结构进行了实验研究，研究了不同压溃模式下压力脉冲的特点。Gupta等[2]通过管道压溃试验研究表明，压力脉冲会对管道产生较强破坏，并测量了管道的动态压力，探讨了压溃开始时压力脉冲的演变规律。DeNardo等[7]探讨了复合无粘结夹层结构压溃过程中的屈曲和流固耦合效应。Kishore等[8]实验研究了充填不同密度聚氯乙烯泡沫的碳纤维/环氧树脂壳的水下压溃模式、压溃速度、压溃变形的径向位移等变化规律。……