I. 1. Инерционное поперечные колебания обтекаемые подводных трубопровод

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АТЫРАУСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Факультет «Индустриально-технологический»

Кафедра «Технологические машины и транспорт»

Реферат

по дисциплине: Сооружение подводных нефтегазопроводов

на тему: «Инерционное воздействие окружающей воды на подводный трубопровод»

Выполнил: Садуакасов С. А. гр. МТТ-12 р/о

Проверила: Тулегенова О. Ш.

Атырау 2015

Оглавление

Введение

I. Общие сведения

I. 1. Инерционное поперечные колебания обтекаемые подводных трубопровод

I. 2. Возникновение колебаний давления

II. Теоретическая часть инерционных колебаний на подводных трубопроводах

II. 1. Сила сопротивления при колебаниях подводных трубопроводов

II. 2. Колебание трубопроводов

Заключение

Список литературы

Введение

Трубопроводный транспорт является одним из самых экономичных и надежных способов для доставки жидких и газообразных энергоносителей на значительные расстояния. Технические и эксплуатационные характеристики этих трубопроводов обеспечиваются за счет выбора труб с необходимыми физико-механическими свойствами металла, изоляционного покрытия и конструктивных решений. В процессе длительной эксплуатации внешние условия среды и технические характеристики трубопровода изменяются, в результате чего, заложенные при проектировании запасы прочности, надежности и безопасности могут быть исчерпаны, а трубопровод перейти в состояние, при котором возможно его разрушение.

В настоящее время значительная часть потенциально опасных промышленных объектов России, в том числе и трубопроводов (сухопутных и подводных), выработала гарантийные сроки эксплуатации, предусмотренные проектными решениями. Это относится не только к сухопутным трубопроводам, но и к подводным (морским, речным). Причем именно подводные трубопроводы работают в наиболее сложных и труднодоступных условиях. По некоторым экспертным оценкам, идет рост аварийных отказов на магистральных трубопроводах, и в отдельные годы достигает 80-100 случаев. Высокая аварийность данных трубопроводов, по мнению специалистов, была заложена уже на стадии проектирования, так как одним из основных требований было снижение стоимости проекта без необходимого обоснования надежности и безопасности сооружений.

I. Общие сведения

На обтекаемый морским или речным течением подводный трубопровод действует горизонтальная сила вязкого сопротивления, пропорциональная квадрату скорости потока воды. При этом если окружающая среда стратифицирована, то обтекаемый потоком трубопровод будет генерировать внутренние волны, вследствие чего возникнет дополнительное волновое сопротивление. Условия, благоприятствующие возникновению внутренних волн при обтекании подводного трубопровода, могут создавать придонные мутьевые потоки, возникающие при подъеме со дна твердых микро и мелкозернистых частиц грунта. Эффективная плотность таких потоков может превышать плотность чистой воды на 10 % и более, а толщина − достигать нескольких десятков метров. Придонные потоки разделяют, в частности, на так называемые грязевые потоки и взвесенесущие турбулентные течения. Первые — концентрированные донные пограничные слои плотностью более 0,01 г/см3 . На такие потоки большое влияние оказывают приливы и волны. Вторые — взвесенесущие турбулентные потоки плотностью менее 0,01 г/см³. Однако непосредственно у дна последние имеют более высокую концентрацию взвешенных частиц. Используемые в настоящем анализе подходы к расчету силовых воздействий на подводный трубопровод, связанных с образованием внутренних волн в стратифицированном потоке, основаны на результатах работ авторов. Эти работы были выполнены в целях изучения возмущений морской поверхности, возникающих при обтекании глубинных препятствий стратифицированным морским течением. Важнейшими величинами, подлежавшими определению в этих работах, являлись комплексный потенциал и комплексная скорость возмущенного препятствием потока. В настоящем анализа проведения графика через эти величины определяются дополнительные силовые воздействия на трубопровод.

I. 1. Инерционное поперечные колебания обтекаемые подводных трубопровод

При обтекании трубопровода потоком жидкости возникают не только гидродинамические силы, обусловливающие его ко­лебания, окружающая трубопровод вода оказывает также инер­ционное и демпфирующее воздействие.

Инерционное влияние воды заключается в следующем. Ок­ружающая колеблющийся трубопровод вода вовлекается в ко­лебательное движение и оказывает дополнительное воздействие на колеблющуюся систему, т. е. к силам инерции колеблюще­гося трубопровода добавляется инерционное воздействие так называемой присоединенной массы жидкости. Обычно под при­соединенной массой жидкости понимается отношение составляю­щей гидродинамического давления, действующей в одной фазе с силами инерции конструкции, к ускорению соответствующей точки этой конструкции.

В настоящее время вопросам определения присоединенной массы жидкости применительно к различным элементам гидро­технических сооружений посвящено большое число теоретиче­ских и экспериментальных исследований. Теоретические иссле­дования поперечных колебаний стержней в жидкости развива­ются по двум направлениям. В первом направлении при реше­нии данной задачи граничные условия для потенциала скорости принимаются на изогнутой поверхности стержня. Присоединен­ная масса жидкости в этом случае может быть определена по формулам гидродинамики.

Во втором направлении при исследовании гидроупругости ре­шаются две независимые задачи— задача гидродинамики и за­дача теории колебании. При таком подходе сначала определя­ется форма колебаний конструкции в пустоте, затем инерционное и демпфирующее влияния жидкости, при этом форма колеба­ний принимается такой же, как и в пустоте. В этом случае за­дача о колебаниях конструкции в жидкости уже не является в строгом смысле задачей гидроупругости, поскольку теряется зависимость гидродинамического давления на конструкцию от деформации последней. Сопоставление результатов расчетов, выполненных по методам обоих направлений, с данными экспе­риментов показывает хорошее совпадение.

Решение задач по методам первого направления весьма за­труднительно, поэтому в настоящее время для практических расчетов в основном используют методы второго направления (упрощенная задача гидроупругости), применяя которые можно получить решение для инерционного и демпфирующего воздей­ствии водной среды на колебания некоторых элементов соору­жений.

При решении задачи упругих колебаний стержней в безгра­ничной жидкости получаются сложные выражения для опре­деления присоединенной массы или частоты собственных коле­баний стержней в жидкости. Поэтому некоторые исследователи считают, что для упругоколеблющегося стержня присоединен­ную массу жидкости можно принимать как и для абсолютной жесткой балки, т. е. величина присоединенной массы не зависит от формы колебаний.