【技术贴】流体段塞引起的疲劳敏感性研究

一、研究背景

气体和液体在管道中一起流动时，两相交界面会出现各种不同的形式，段塞流很可能是其中最复杂的一种。段塞流的主要特征是其固有的间歇性。观察者沿着管道轴线，观察某一固定位置时，会看到一串含有分散气泡的液体段塞通过，每个段塞看起来有点像一段气泡状的管道流与带有长气泡的分离流交替出现。

管道中段塞产生的疲劳取决于管道结构、段塞密度、速度和长度。

该研究项目由懿朵科技与VibraTec主导实施，评估了上述主要参数对管道振动水平的影响，预测了管道疲劳与管道结构、段塞密度、速度和长度的相关性。本项目由DORIS、SAIPEM、SUBSEA 7、TECHNIP 和 TOTAL提供赞助支持。

二、海底管线系统

此研究项目基于已投产使用的10”海底管道结构，该管道系统长约80 m，为三维结构，并与立管塔相连。采用梁单元对管道系统进行建模，系统两端认为是完全夹紧的。

首先，对管道系统进行模态分析。由于结构无支撑长度和质量，一阶固有频率非常低（<1Hz），第一个振动周期为7秒。