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龙图腾网获悉西南石油大学申请的专利内外流耦合作用下的开采立管涡激振动特性分析方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115544918B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-04发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211299554.7，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权内外流耦合作用下的开采立管涡激振动特性分析方法是由毛良杰;严巨熙;黄鑫;付强设计研发完成，并于2022-10-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本内外流耦合作用下的开采立管涡激振动特性分析方法在说明书摘要公布了：本发明公开了内外流耦合作用下的开采立管涡激振动特性分析方法，本文建立了考虑内外流耦合作用下的开采立管数值分析模型，以确定含两相流立管的涡激振动特性。采用有限元法和Newmark‑β法对模型进行分析求解，总结了内外流耦合作用下的开采立管涡激振动响应规律。本发明通过外部海流与内部多相流耦合作用下的开采立管涡激振动特性分析方法为多相流开采立管的安全性提供有效的理论指导。

本发明授权内外流耦合作用下的开采立管涡激振动特性分析方法在权利要求书中公布了：1.内外流耦合作用下的开采立管涡激振动特性分析方法，其特征在于，提出了考虑内外流耦合作用下的开采立管数值分析模型和管内多相流模型分析方法，包括开采立管力学模型分析方法、流体力模型分析方法、尾流振子模型分析方法和管内两相流模型分析方法，采用有限元法和Newmark-β法对模型进行求解，具体求解步骤如下所示： S1：根据外部海流速度大小、立管长度、立管内外径、内流速度对深海含两相流立管进行模拟，模拟开采立管涡激振动过程； S2：分析开采立管单元和管内流体单元段受力，建立考虑内外流耦合作用下的开采立管力学模型，此基础上，建立考虑管内流型对立管动力响应影响的两相流模型，计算管内流体质量和速度分布； S3：将计算出的管内流体质量和速度分布情况与开采立管模型结合，基于模型的边界条件采用Newmark-β法，求解考虑内外流耦合作用下的开采立管力学模型分析方法； S4：根据计算出的考虑内外流耦合作用下的立管动力响应，模拟分析立管的涡激振动强弱以及振动频率的大小，得出内外流耦合作用下的开采立管涡激振动响应规律； 所述S2中在分析相流动基本方程推导过程中，将两相分别按单相流处理并计入相间的相互作用，再将各相的方程加以合并，具体步骤为： 根据流体微元单元段受力分析图，得到管内多相流流体微元段x方向上的力平衡方程为： 开采立管微元段x方向的力平衡方程位： 剪切力Q与弯矩M为： 联立上述方程得到两相流的深水立管顺流向x方向运动微分方程为： 得到开采立管横流方向y方向上的运动微分方程为： 式中：EI—弯曲刚度N·m2；x—顺流向位移m；y—横流向位移m；z—立管轴向位置m；T—截面张力N；c—结构阻尼；Fxz,t—顺流向海洋环境载荷N；Fyz,t—横流向海洋环境载荷N；vl、vg—气、液体的速度ms；mr、ml与mg—单位长度立管质量、单位长度立管内液体与气体质量kg； 在轴向方向上，开采立管轴向上根据立管自身重力与管内流体的重力，立管截面有效张力沿程是变化，开采立管除了受到顶部张力与自身浮力外，其上部立管还要承受下部立管的重力，因此截面上的张力T＝Tz，表示为： 式中：Ttop—顶部张力N；ρw—海水密度kgm3；D0—立管外径m。

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