深水双层海底管道的热屈曲特性及控制

低温高压环境决定深水开发一般选用双层保温管道，但高温输送措施却带来管道屈曲失效的隐患，浅水域可能采取的挖沟埋设等抗屈曲措施到深水难以实施，因此深水高温输送不得不改变海底管道的设计思路，将强抑屈曲变革为控制屈曲，这就必须解决双层海底管道热屈曲大挠度形变的力学数学问题。项目拟通过理论与实验相结合的方法研究双层海底管道的热屈曲特性，发展出热弹性条件下描述双层海底管道屈曲大挠度形变的精确解，同时就临界屈曲载荷、后屈曲应力、抗屈曲方案相关控制准则进行研究。项目设计出双层保温管道模型实验用以验证精确解的可靠性并探讨双层管道热屈曲控制的可行性，将管道铺设不直度、海床约束条件、内外管层锚固间距、管道径厚比、环形空间间隙等作为受控参数发展深水双层管道的抗屈曲设计方法。

本项目改变了深水高温海底油气输送管道的设计思路，将强抑屈曲变革为控制屈曲，并解决了双层海底管道热屈曲大挠度形变的力学数学问题。项目通过理论与实验的方法研究双层海底管道的热屈曲特性，发展出了描述热弹性条件下双层海底管道屈曲大挠度形变的精确解和有限元模型等。建立了将管道不直度、海床约束条件、内外管层锚固连接间距、管层径厚比、环形空间间隙等作为受控参数的深水高温双层管道的抗屈曲设计方法，并通过实验验证了深水双层管道热屈曲控制的可行性。到目前为止，已在《Ocean Engineering》、《Journal of Engineering for the Maritime Environment》、《China Ocean Engineering》、《Nuclear Engineering and Design》、《Petroleum Science》等国内外重要学术刊物上发表研究论文12篇（SCI检索9篇），国际学术会议论文5篇；获国家授权专利1项，另有1项发明专利在公示中。培养硕士5名（毕业2人），博士2名（毕业1人）。