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作者：刘俊;师玉敏;赵云鹤;梁凯;彭琦淏;潘薇薇;
单位：中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室;中国科学院大学工程科学学院;中国石油天然气管道工程有限公司;
摘要：[目的]为满足海洋油气工程的需求，[方法]将大直径母管与小直径子管组合形成子母管结构。与单管道相比，虽然子母管结构形式改变，但其水动力载荷计算仍缺乏现成的常规公式。在大型水槽中，针对规则波作用下的子母管水动力进行模型试验，研究了波浪参数、子母管相对角度θ以及管床间隙比e/D等对水动力载荷和频率特征的影响。[结果]试验结果表明，近床面效应对悬空子母管水平惯性力系数的放大趋势与单管道基本一致，但部分埋设管道的水平力随着埋深的增加，衰减速度低于挪威船级社（DNV）规范对单管道的推荐值。当e/D=0时，背离床面的升力增大；全埋管道的垂向升力明显放大，且变化趋势与DNV规范的单管道推荐值相反。相对角度θ对子母管升力和水平力的影响趋势存在差异：仅当θ=60°和90°时，子母管的水平力略大于单管道；当θ=120°时，子母管的垂向升力幅值略大于单管道。子母管水平力的主频与波浪频率一致；但在θ=0°、e/D=1.5和θ=90°、e/D=0.1的特定条件下，升力频率为波浪频率的两倍。[结论]研究成果可为海洋油气工程中子母管的结构设计及安全评估提供参考。
关键词：子母管;;水动力载荷;;频率;;模型试验;;规则波作用
基金资助：国家自然科学基金项目（12302506）
