采用改进尾流振子模型的柔性海洋立管的涡激振动响应分析

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1、第27卷第5期Vol.27No.5工程力学2010年5月May2010ENGINEERINGMECHANICS240文章编号：1000-4750(2010)05-0240-07采用改进尾流振子模型的柔性海洋立管的涡激振动响应分析11*2陈伟民，张立武，李敏(1.中国科学院力学研究所环境力学重点实验室，北京100190；2.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：建立了柔性杆件在非均匀流作用下的涡激振动响应预测模型，考虑了涡激振动锁频阶段流体附加质量的变化，以及振动响应和来流简缩速度的非线性关系。该模型通过经验

2、公式结合迭代求解的方式，计算方便、速度快，避免了数值计算(CFD)的繁琐，较为适合于海洋工程实际应用。与试验和数值结果的比较表明采用该文提出的计算模型，可以更合理、准确地给出结构涡激振动响应。最后，结合实际平台参数，进行了柔性立管在非均匀流场的作用下的涡激振动响应分析，并研究了立管的预张力、流场分布等参数的影响。分析结果表明：随着立管张力和流场分布的改变，各阶模态锁频区域发生了变化，从而改变了结构的总体响应关键词：涡激振动；尾流振子；附加质量；柔性立管；动响应中图分类号：TU311.3;TU392.5文献标识码：APREDICT

3、IONOFVORTEX-INDUCEDVIBRATIONOFFLEXIBLERISERUSINGIMPROVEDWAKE-OSCILLATORMODEL11*2CHENWei-min,ZHANGLi-wu,LIMin(1.KeyLaboratoryofEnvironmentalMechanics,InstituteofMechanics,CAS,Beijing100190,China;2.SchoolofAeronauticsSciencesandTechnology,BeijingUniversityofAeronautics

4、andAstronautics,Beijing100191,China)Abstract:FortheaimofimprovingtheWake-oscillatorModel,ananalyticalmodelforvortex-inducedvibrationofflexibleriserundernon-uniformcurrentispresented,inwhichthevariationofaddedmassandthenonlinearrelationshipbetweenamplituderesponseandt

5、hereducedvelocityareconsidered.Bymeansofempiricalformulacombiningiterationcomputation,theimprovedanalyticalmodelcanbeconvenientlyimplementedbycomputercodeandhasasimplerandfastercomputationprocessthanCFDsoastobesuitabletotheapplicationinpracticalengineering.Thismodeli

6、svalidatedbycomparingwithexperimentsandnumericalsimulations.OurresultsshowthattheimprovedmodelcanpredictVIV(Vortex-InducedVibration)responseandlock-inrangemoreaccurately.Atlast,illustrativeexamplesaregiveninwhichtheamplitudeofresponseofflexibleriserexperiencingVIVund

7、eractionofnon-uniformcurrentiscalculatedandeffectsofrisertensionandflowdistributionalongspanofriserareexplored.Itisimpliedthatwithchangesoftensionandcurrentdistribution,lock-indomainsofmodesmovealongriser,thusthetotalresponsesofriseraresynthesisofresponseforlockedmod

8、es.Keywords:vortex-inducedvibration;wake-oscillator;addedmass;flexibleriser;dynamicresponse世界油气开采正在向深海进军，随着水深的增张力腿或系泊锚链等长度增加，柔性增加，柔