深水J-Lay大直径薄壁管道的理论分析及数值模拟

摘要

建立了考虑Brazier效应的管道非线性微分方程,利用奇异摄动理论得到了J-Lay管道形态的解析解,应用迭代法求出管道的弯矩、轴力等关键参数,同时采用有限元法对管道理论解的正确性进行了验证,研究了张紧力、水深以及水流力对J-Lay管道形态和弯矩的影响.理论结果表明:J-Lay管道铺设过程中,其弯矩的峰值总是出现在触底点(TDP)附近的管段,在一定的范围内增加张紧力,管道的形态越平缓、弯矩峰值越小,对铺管越有利;其他参数不变、增加水深时,管道弯矩峰值并不是单调地增加;水流力与铺管方向相反时会增加管道的弯矩峰值,对铺管不利.