非均匀海流、表面波与内孤立波共同作用下钻井隔水管准静态分析

摘要

针对我国南海内孤立波活动频繁的实际情况,建立了非均匀海流、表面波和内孤立波联合作用下钻井隔水管的准静态分析模型,并分别采用Airy线性波理论和两层流的KdV理论计算表面波和下凹型内孤立波的速度和加速度,利用有限差分离散和LU分解法求解钻井隔水管的静态微分方程.方法验证结果表明,本文方法与其他文献结果吻合较好,具有较高的可靠性.实例分析结果表明,表面波和内孤立波分别在相位角为12°和0°时对隔水管的准静态性能影响最大;内孤立波使上层流体中隔水管的横向偏移、弯矩、VonMises应力大幅增加;在内孤立波波谷对应深度附近,隔水管弯矩呈“台阶状”突变,剪力呈“尖峰状”突变;内孤立波振幅越大、上下两层海水密度差越大,内孤立波对隔水管受力与变形的影响越剧烈.建议加强我国南海各油气区内海洋内孤立波的监测和预测,更好地指导海上钻井隔水管安全作业.