基于ANSYS的浅海天然气立管模态分析

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1、万方数据基于ANSYS的浅海天然气立管模态分析王东1，任帅1，陈磊1，田旺和2，王旭超3(1．西南石油大学，四川成都610500；2．中石油西南管道公司兰成渝输油分公司，四川成都610036；3．中国石油工程设计有限公司华北分公司，河北任丘062552)摘要：为了避免立管发生涡激共振，识别影响立管固有振动频率的因素，保障管道安全稳定运行，利用ANSYS有限元分析软件建立有限元模型，对天然气立管进行模态分析，并分析了立管高度、风速、管径和管道两端约束方式4种影响因素对天然气立管固有频率的影响规律。得到了如下结论：随着立管高度的增加，立管的固有频率减小；风栽荷大小对立管的固有频

2、率没有影响；随着管径增大，立管的固有频率也增大；立管的两端要尽可能使用全约束条件。关键词：立管；ANSYS；固有频率中图分类号：TE88文献标识码：A文章编号：1004—9614(2014)03—0009—03ShallowGasRiserModalAnalysisBasedonANSYSWANGDon91，RENShuail，CHENLeil，TIANWang．he2。WANGXu-chCa03(1．SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China；2．CNPCSouthwestPipelineCompanyLanzhon-

3、Chengdu-ChongqingProductsTransportationBranch，Chengdu610036，China；3．ChinaPetroleumEn西neeringHuabeiCompany，Renqiu062552，China)Abstract：Inordertoavoidtheriservortex-inducedresonance，identifythefactorsinfluencingtheinherentvibrationfrequen-cy0ftheriser，guaranteethesafeandstableoperationofapip

4、eline，afiniteelementmodelWaSestablishedon山ebaSeoffiniteelementanalysissoftwareANSYS．Themodelanalysiswascarriedoutonthegasrieser，andthefactWasalsoanalyzedthatfourinfluencefactors，suchastheheightoftheriser，thewindspeed，thepipediametersizeandthebothendsofapipeline，affectthenaturalfrequencyoft

5、henaturalgasriser．Aconclusionisdrawnthatwiththeincreaseoftheheightoftheriser，thenaturalfre-quencyoftheriserreducesandthatthewindloadsizehasnoe自fectonthenaturalfrequencyoftube．Withtheincreaseofthepipediameter，thenaturalfrequencyoftheriseralsorises．Theendsoftherisermustusefullconstraintsasfa

6、raspossible．Keywords：riser；ANSYS；naturalfrequency0引言随着对海底石油天然气开采力度的加大，海底油气产量不断增加，海底油气管道数量不断增加。立管是海上油气运输的关键构件，立管的安全问题也逐渐突显出来。如图1所示，海底立管所处的海洋环境非常复杂，水面以上的立管部分会受到的风载荷的作用，水面以下的立管部分会受到流载荷的作用，水面处的立管部分会受到浪载荷的作用。当海流经过管道时，由于压差的变化，引起边界层剥离，造成尾流涡旋分离，并以一定的频率释放涡旋⋯。一旦这种涡旋释放的频率与管道固有频率相近，将会引起振幅较大的谐振，可能使管道损坏

7、，从而造成环境污染等严重后果。由于国内油气田大部分是近海油气田，所以主收稿日期：2013—09一18收修改稿日期：2013—12—23要分析浅海立管。有必要对浅海立管进行模态分析，寻找立管的振动特性，从而提出有效的方法来避免涡激共振，保证立管的安全稳定运行。图1立管结构1ANSYS软件介绍ANSYS是融合了结构、热、流体、电磁和声学的有限元分析软件‘2

8、。ANSYS主要由前处理模块、分析计算模块和后处理模块组成。针对复杂多变的海洋情万方数据10PipelineTechniqueandEquipment况，ANSYS