刘 震，张永波，牛建杰，郭海燕❋❋

(1. 中国海洋大学工程学院，山东 青岛 266100；2. 青岛国家海洋科学研究中心，山东 青岛 266071)

钢悬链线立管成本低、对浮体运动及高温高压环境的适应性强，被认为是最适合应用于深水油气开发的海洋立管；但其在顶部浮体和海洋环境的作用下会产生大幅度和大角度的运动，具有较强的几何非线性[1]。传统的求解方法如线性弹簧法、悬链线方程法、准静力法等不能较好处理立管在大变形情况下的非线性动力学问题。细长柔性杆模型用弹性杆的轴线位置来描述杆的位置,可以较好地解决立管的大变形问题[2]。Nordgren[3]用有限差分近似和半显式积分给出了有限振幅运动问题的细长柔性杆模型分析方法；Garrett[4]用有限单元法求解了不可伸缩的细长柔性杆模型问题，并进行了静力分析和动力分析；Paulling等[5]考虑杆的轴向伸长，进一步发展了柔性杆模型。以上研究都没有考虑内流的作用，目前尚未见到用细长柔性杆模型模拟海洋立管时考虑内流影响的研究报道。

近年来，内流对立管动力特性的影响已经引起国内外学者的重视。Wu等[6]采用奇异摄动技术研究内流对顶张力立管动力特性的影响，发现内流会减弱顶部张力的作用，但当顶部张力较大时，内流的影响很小，当顶部张力较小时，内流的影响变得较为明显。 Paidoussis[7]研究了输流管道的动力学和稳定性问题，发现内部流体高速定常流动时，立管会发生弯曲和振颤。郭海燕等[8-9]利用有限单元法研究顶张力立管在内流、海流和波浪作用下的侧向变形和动力特性，发现内流流速的增加会增大立管的变形和应力，同时会降低立管的固有频率，但当内流流速较小时，其影响较小。……