王成官 王嘉松 田中旭 乔信起 蒋世全 许亮斌

（1.上海交通大学； 2.中海油研究总院）

不同预紧力时隔水管涡激振动特性三维数值模拟研究＊

王成官1王嘉松1田中旭1乔信起1蒋世全2许亮斌2

（1.上海交通大学； 2.中海油研究总院）

涡激振动是导致隔水管疲劳损坏甚至断裂的主要诱因，它会影响海洋作业，甚至会造成严重的工程和海洋环境事故。通过流体场、固体场求解器的耦合求解完成了隔水管涡激振动的三维数值模拟，模拟结果与实验结果吻合良好，同时进行振型分析解释了多阶振动模态的现象。探讨了不同预紧力时的涡激振动特性，结果表明预紧力增大，隔水管振动幅度减小，可激发的模态阶数降低，体现出预紧力对涡激振动的抑制效果。

隔水管 预紧力 涡激振动 流固耦合 三维数值模拟

我国海洋石油开发的重点逐步转向水深为500～3000 m的南海海域，大长径比隔水管成为必不可少的部件。隔水管浸没在海水中，流体流经隔水管在管体两侧交替脱涡诱发的涡激振动（Vortexinduced Vibration，以下简称VIV）是导致隔水管疲劳损坏甚至断裂的主要原因，这会影响海洋作业，甚至会造成严重的工程和环境事故，因此VIV是隔水管设计需考虑的主要因素之一[1]，准确预报真实海洋环境下隔水管的VIV特性对海上油气田的生产实践具有重大的指导意义，并能产生潜在的经济效益和环境效益。

国内有学者使用经验模型对隔水管VIV进行了研究[2－3]，但经验模型预报的准确性依赖于经验参数，需要大量的实验数据作基础，也难以准确反映流体力的瞬态变化以及结构振动对流场的耦合作用；……