本书为哈尔滨工程大学“ 三海一核” 特色项目精品系列教材之一。我国在深水油气资源的勘探开发方面起步较晚，深水立管的设计研发缺乏相应的工程技术经验，本书的编写具有一定的指导意义。本书力求将基础理论和工程应用相结合，综述性和专业性相结合，对深水立管设计这门课程的基本概念、基础原理、研究领域、基本方法、未来发展等方面，做了系统全面的阐述。

全书共。"章，主要包括海洋资源与海工装备概述、深海立管设计分析基础、钻井立管、顶部张紧式立管、钢悬链立管、混合式立管、立管的铺设安装、立管力学理论、绝对节点坐标法、深水立管疲劳介绍、圆柱体涡激振动的基础理论、圆柱体涡激振动数值模拟基础、深水立管的涡激振动分析方法和海洋立管总体模型试验。

本书可供船舶与海洋工程、力学、石油工程等专业的本科生、研究生使用，也可作为深海工程中管线系统设计分析工程师的技术参考书籍。

前辅文
第一章 海洋资源与海工装备概述
  1.1 海洋资源开发
   1.1.1 海洋资源的种类
   1.1.2 海洋资源开发的特点
  1.2 海洋油气资源开发
   1.2.1 世界及我国的能源需求
   1.2.2 深海油气开发的主要难点
   1.2.3 海洋油气开发现状与趋势
  1.3 深水浮式平台
   1.3.1 张力腿平台（TLP）
   1.3.2 深吃水立柱式平台（Spar）
   1.3.3 半潜式平台（SEMI）
   1.3.4 浮式生产储卸油轮（FPSO）
   1.3.5 其他类型的平台
  1.4 海洋立管
   1.4.1 海洋立管的定义和组成
   1.4.2 海洋立管的分类及其发展概述
   1.4.3 立管在深海油气田开发中的地位
   1.4.4 深海油气田开发中立管的选择
   1.4.5 深海立管技术上的难点
  1.5 本章小结
第二章 深海立管设计分析基础
  2.1 概述
  2.2 立管的设计
   2.2.1 设计基础资料
   2.2.2 设计阶段的划分
   2.2.3 设计流程的确定
   2.2.4 立管材料的选择
   2.2.5 最小壁厚设计
   2.2.6 立管的疲劳破坏
   2.2.7 立管的极限分析
   2.2.8 立管的在位分析
   2.2.9 立管设计准则
  2.3 立管系统的载荷分类
   2.3.1 压力载荷
   2.3.2 波浪力
   2.3.3 流载荷
   2.3.4 浮体运动载荷
   2.3.5 土壤载荷
   2.3.6 立管之间的干涉作用
  2.4 立管校核标准
   2.4.1 内压设计标准
   2.4.2 外压设计标准
   2.4.3 纵向载荷设计标准
   2.4.4 联合载荷设计标准
  2.5 立管设计规范与标准
   2.5.1 API RP 2RD
   2.5.2 DNV OS F20
   2.5.3 载荷抗力系数法与工作应力设计法的比较
   2.5.4 柔性立管API RP 17B和API RP 17J
   2.5.5 其他立管相关规范
  2.6 立管系统分析工具
   2.6.1 Flexcom 3D
   2.6.2 OrcaFlex
   2.6.3 OFFPIPE
   2.6.4 Pipelay
   2.6.5 SHEAR
   2.6.6 VIVANA
   2.6.7 ABAQUS
   2.6.8 ANSYS
  2.7 本章小结
第三章 钻井立管
  3.1 概述
  3.2 钻井立管组成及关键设备
   3.2.1 钻井立管的组成
   3.2.2 钻井立管单节
   3.2.3 水面分流器系统
   3.2.4 特殊的张紧设备
   3.2.5 钻井防喷组件
   3.2.6 完井和修井立管
  3.3 钻井立管的规范要求及设计基础
   3.3.1 规范要求
   3.3.2 材料的选择
   3.3.3 壁厚
   3.3.4 尺寸的确定
   3.3.5 可操作性限定
  3.4 钻井立管的分析方法
   3.4.1 钻井立管分析模型
   3.4.2 可行性分析
   3.4.3 漂移分析
   3.4.4 薄弱点分析
   3.4.5 涡激振动疲劳分析
   3.4.6 波浪运动疲劳分析
   3.4.7 悬挂分析
   3.4.8 双重作业干扰分析
   3.4.9 接触磨损分析
   3.4.10 反冲分析
  3.5 本章小结
第四章 顶部张紧式立管
  4.1 概述
  4.2 TTR的主要结构
   4.2.1 总体布置
   4.2.2 顶部张紧器系统
   4.2.3 立管主体
   4.2.4 应力节
   4.2.5 标准立管连接器
   4.2.6 回接连接器
   4.2.7 龙骨节
   4.2.8 立管法兰
  4.3 TTR的设计
   4.3.1 顶部张紧式立管设计要求
   4.3.2 设计阶段的划分
   4.3.3 连接器的设计要求
   4.3.4 初步设计阶段的分析
  4.4 TTR典型工程实例
   4.4.1 Hoover Spar平台立管系统
   4.4.2 Holstein Spar TTR干树系统
  4.5 本章小结
第五章 钢悬链立管
  5.1 概述
  5.2 钢悬链立管的主要结构
   5.2.1 悬挂系统
   5.2.2 立管主体
   5.2.3 浮力材料
  5.3 钢悬链立管的结构特征
   5.3.1 悬链线理论
   5.3.2 钢悬链立管的拖地段
   5.3.3 钢悬链立管的布局
  5.4 钢悬链立管的设计
   5.4.1 钢悬链立管的设计流程
   5.4.2 钢悬链立管的设计规范
   5.4.3 钢悬链立管初步设计
  5.5 钢悬链立管的总体强度分析
   5.5.1 概述
   5.5.2 钢悬链立管强度设计分析中的关键问题
   5.5.3 钢悬链立管总体强度分析方法
  5.6 钢悬链立管的疲劳分析
   5.6.1 概述
   5.6.2 疲劳分析注意因素
   5.6.3 触地点的疲劳分析
   5.6.4 顶部连接点的疲劳分析
  5.7 钢悬链立管的安装分析
   5.7.1 概述
   5.7.2 安装过程分析
  5.8 本章小结
第六章 混合式立管
  6.1 概述
  6.2 混合式立管系统的结构组成
   6.2.1 刚性主管
   6.2.2 跨接软管
   6.2.3 浮力筒
   6.2.4 混合式立管的桩基
   6.2.5 鹅脖装置
   6.2.6 海底基座和立管的连接系统（LRA）
   6.2.7 海底管线和立管主体的连接系统（BRA）
  6.3 混合式立管的设计基础
   6.3.1 混合式立管设计流程
   6.3.2 混合式立管设计规范
   6.3.3 混合式立管关键技术
   6.3.4 设计分析基础数据
   6.3.5 混合式立管设计要求
  6.4 浮力筒的设计方法
   6.4.1 浮力筒设计基础
   6.4.2 浮力筒主尺度计算方法
   6.4.3 顶部浮力筒设计的基本任务与流程
   6.4.4 规范标准和参考参数
  6.5 混合式立管的总体强度分析
   6.5.1 概述
   6.5.2 校核标准
  6.6 混合式立管总体疲劳分析
   6.6.1 概述
   6.6.2 混合式立管疲劳分析流程
  6.7 总体安装分析
   6.7.1 混合式立管安装方案设计原则
   6.7.2 混合式立管安装方案设计
   6.7.3 混合式立管安装分析
  6.8 本章小结
第七章 立管的铺设安装
  7.1 概述
  7.2 立管的铺设方法
   7.2.1 S型铺设
   7.2.2 J型铺设
   7.2.3 卷筒铺设
   7.2.4 拖曳铺设
   7.2.5 铺设方法对比
  7.3 安装分析中的考虑因素
   7.3.1 波浪载荷
   7.3.2 海流载荷
   7.3.3 立管与船体耦合作用
   7.3.4 铺管船的定位方法
  7.4 深水管道铺设相关规范
   7.4.1 国内规范和指导性文件
   7.4.2 国外规范和指导性文件
  7.5 顶部张紧式立管安装流程
   7.5.1 安装过程简介
   7.5.2 典型安装状态
   7.5.3 边界条件
  7.6 混合立管系统安装流程
   7.6.1 安装前准备流程
   7.6.2 海上安装流程
  7.7 钢悬链立管安装流程
   7.7.1 铺设阶段
   7.7.2 提管阶段
   7.7.3 移管阶段
  7.8 柔性立管系统安装流程
   7.8.1 甲板准备工作
   7.8.2 柔性立管释放下水
   7.8.3 水下穿引
  7.9 立管安装实例
   7.9.1 浅水立管安装实例
   7.9.2 深水立管安装实例
  7.10 本章小结
第八章 立管力学理论
  8.1 悬链线理论
   8.1.1 立管微分方程的建立
   8.1.2 立管的静力分析
  8.2 集中质量法
   8.2.1 集中质量法在海洋立管领域的发展历程
   8.2.2 立管集中质量法的基本理论
   8.2.3 流体对立管的载荷
   8.2.4 立管的剪力和弯矩
   8.2.5 悬链线立管与海床的接触
   8.2.6 固有周期和模态
  8.3 细长杆理论
   8.3.1 细长杆运动学
   8.3.2 细长杆动力学
   8.3.3 立管外载荷计算
   8.3.4 水动力系数确定方法
   8.3.5 细长杆运动方程及其求解
  8.4 本章小结
第九章 绝对节点坐标法
  9.1 ANCF概述
  9.2 ANCF理论基础
   9.2.1 连续介质力学基础
   9.2.2 能量变分原理
  9.3 基于ANCF的有限元立管模型
   9.3.1 三维二节点立管模型
   9.3.2 立管弹性力
  9.4 立管单元外部载荷
   9.4.1 均布力载荷
   9.4.2 非线性水动力载荷
  9.5 自然边界条件
   9.5.1 约束条件
   9.5.2 有限单元的组装
  9.6 数值算法研究
  9.7 本章小结
第十章 深水立管疲劳介绍
  10.1 概述
  10.2 疲劳损伤的介绍
   10.2.1 疲劳的形成
   10.2.2 疲劳损伤的特点
   10.2.3 疲劳累积损伤理论
  10.3 平台运动导致的立管疲劳
   10.3.1 一阶高频响应导致的立管疲劳
   10.3.2 二阶低频响应导致的立管疲劳
   10.3.3 立管运动疲劳分析方法
  10.4 立管涡激振动导致的疲劳
   10.4.1 涡激振动简介
   10.4.2 平台运动诱发的立管涡激振动
  10.5 平台涡激运动导致的立管疲劳
   10.5.1 涡激运动与涡激振动的区别
   10.5.2 涡激运动疲劳的研究方法
  10.6 立管受到的其他疲劳
   10.6.1 冲击载荷引起的疲劳
   10.6.2 启动与关闭疲劳
   10.6.3 安装疲劳
  10.7 疲劳寿命分析基本方法
   10.7.1 疲劳寿命的分析流程
   10.7.2 疲劳寿命计算方法
  10.8 改善疲劳寿命的常用方法
   10.8.1 抑制平台涡激运动
   10.8.2 抑制立管涡激振动
  10.9 本章小结
第十一章 圆柱体涡激振动的基础理论
  11.1 漩涡发放机理
  11.2 涡激振动参数定义
   11.2.1 流体参数
   11.2.2 结构参数
   11.2.3 流固耦合参数
  11.3 刚性圆柱涡激振动
   11.3.1 单圆柱涡激振动
   11.3.2 雷诺数响应分支
   11.3.3 质量比影响
   11.3.4 质量-阻尼组合参数影响
   11.3.5 “锁定(Lockin)”现象
   11.3.6 迟滞现象
   11.3.7 振动尾涡模式
  11.4 刚性圆柱群涡激振动
   11.4.1 振动方式对双圆柱的影响
   11.4.2 中心间距对固定不动双圆柱的影响
   11.4.3 尾流驰振现象
  11.5 本章小结
第十二章 圆柱体涡激振动数值模拟基础
  12.1 数值模拟方法
   12.1.1 直接数值模拟
   12.1.2 雷诺平均数值模拟方法
   12.1.3 分离涡数值方法
   12.1.4 大涡模拟数值方法
  12.2 数值模拟基础理论
   12.2.1 壁面函数理论
   12.2.2 计算流体力学控制方程
   12.2.3 结构动力学控制方程
  12.3 数值模拟计算网格技术
   12.3.1 计算网格划分
   12.3.2 基于结构网格的动网格生成技术
   12.3.3 基于非结构/混合网格的动网格生成技术
   12.3.4 OpenFOAM动网格方法
  12.4 数值求解技术
   12.4.1 CFD空间离散方法
   12.4.2 方程求解方法
  12.5 本章小结
第十三章 深水立管的涡激振动分析方法
  13.1 涡激振动经验预报时域模型
   13.1.1 尾流振子模型
   13.1.2 单自由度模型
   13.1.3 力分解模型
  13.2 二维耦合振子时域模型推导原理
   13.2.1 涡量场的定义
   13.2.2 漩涡运动基本定理
   13.2.3 诱导速度表达式
   13.2.4 作用力求解方法
   13.2.5 刚性圆柱结构振子方程
   13.2.6 顺流向和横向涡致作用力
   13.2.7 涡强-流体振子方程
   13.2.8 二维耦合振子方程
  13.3 三维耦合振子模型预报原理
   13.3.1 三维结构运动方程
   13.3.2 三维流体振子方程
   13.3.3 三维耦合模型
  13.4 涡激振动经验预报频域模型
   13.4.1 固有频率和模态振型计算
   13.4.2 基于能量平衡迭代的频域预报模型
  13.5 基于时域模型的顶部张紧式立管涡激振动算例分析
   13.5.1 顶部张紧式立管的模态分析
   13.5.2 顺流向和横向结构响应分析
   13.5.3 驻波和行波效应分析
   13.5.4 立管截面的运动轨迹分析
  13.6 基于频域模型的钢悬链立管涡激振动算例分析
   13.6.1 基于SHEAR7的SCR横向涡激振动预报
   13.6.2 基于VIVANA的SCR横向涡激振动预报
  13.7 海洋立管减振方法
  13.8 本章小结
第十四章 海洋立管总体模型试验
  14.1 海洋立管总体模型试验研究概述
   14.1.1 海洋工程模型试验的重要意义
   14.1.2 海洋工程模型试验的发展史
   14.1.3 海洋环境简介
   14.1.4 世界著名的海洋工程模型试验水池
  14.2 模型试验的理论基础
   14.2.1 相似准则
   14.2.2 量纲分析及π定理
   14.2.3 几何相似
   14.2.4 相似准则
  14.3 模型试验的前期准备
   14.3.1 立管系统模型的设计
   14.3.2 其他试验模型的加工
   14.3.3 测试系统
  14.4 立管总体模型试验的开展
   14.4.1 立管总体模型试验的开展
   14.4.2 立管总体模型试验结果分析
  14.5 立管总体模型试验的发展趋势
   14.5.1 混合模型试验技术
   14.5.2 深水海底管道铺设试验技术
  14.6 本章小结
后记