摘要：海洋立管是海上油气集输系统的重要组成部分,用于连接海底油气井口与海上油气集输站。在油气储运工程中,海洋油气集输介质多为油气水三相流体。为了研究油气水三相流海洋立管系统在严重段塞流作用下产生的耦合振动问题,进行了数值计算与实证研究。基于多相流体力学与动力学理论,构建了油气水三相严重段塞流模型和海洋立管结构动力学模型,结合这2个模型,模拟了立管耦合振动响应过程,并设计了下倾管倾斜角度为3°的L型油气水三相流立管系统进行实验。对模型计算值和实测值进行对比,结果表明:所提出的耦合振动响应模型比现有严重段塞流瞬态数学模型更适用于油气水三相段塞流引起的海洋立管耦合振动响应问题的研究,计算结果与实验结果较吻合;立管底部压强与底部位移呈周期性变化,且变化周期基本一致;流体压强是引发立管系统耦合振动响应问题的关键因素。研究结果为油气水三相流海洋立管系统在严重段塞流作用下的耦合振动响应特性分析及其结构设计提供了参考。

关键词：油气水三相流 严重段塞流 流固耦合 海洋立管 振动响应 

单位：西安建筑科技大学管理学院; 陕西西安710055