柔性管壁下的牛顿流体动态建模：海洋石油管道中的渐近分析

本文主要探讨了"油在立管：柔性管壁下牛顿流体的渐近模拟"这一主题，发表在2019年的国际工程科学与技术期刊上。作者们，Abdessamad Mehdaria、Mohammed Agouzoula和Mohammed Hasnaouib，分别来自摩洛哥的Mohamed V University-EMI以及皇家空军学校，针对海洋石油和天然气工业中的柔性立管进行了深入研究。 在当前的石油和天然气开采中，柔性立管被广泛应用，尤其是在钻井过程中，它们能够更好地应对高流速下的压力波动，提供更好的抗海流和涡流效果，同时展现出较高的刚度和耐受高曲率的能力。然而，柔性立管的灵活性也带来了挑战，如动态膨胀、刚度评估以及由流体-管相互作用引发的疲劳失效或内层损伤等问题。 为了理解和预测这些动态行为，论文采用了一种渐近建模方法。研究假设流体为牛顿流体且不可压缩，考虑了大雷诺数和小纵横比的非定常流动情况。作者利用薄壳理论及轴对称弹性小变形的特点，通过渐近展开法建立了一个壁面平衡的数学模型。这种方法的目标是通过与先前的数值和实验研究进行比较，提供一种精确且实用的工具来分析柔性管中牛顿流体的行为。 本文的贡献在于提出了一个有效的数学模型，有助于工程师们更好地理解柔性管在实际工况下的动态响应，以及如何减小潜在的失效风险，比如通过减少压力波动和振动，优化疲劳寿命。研究还遵循了Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives (CC BY-NC-ND) 许可证，确保了知识的共享和使用。 这篇论文不仅关注了工程技术的实际应用，而且在理论上深化了我们对柔性管中牛顿流体流动的理解，为该领域的进一步发展奠定了基础。