袁昱超， 薛鸿祥， 唐文勇

(1. 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室， 上海 200240;2. 上海交通大学 高新船舶与深海开发装备协同创新中心， 上海 200240)

柔性立管在真实海洋环境下的涡激振动(Vortex-Induced Vibration，VIV)是一个复杂的流固耦合问题。当海流流经立管时，立管周围会产生周期性的漩涡脱落，引发按照Strouhal频率振荡变化的激励力反馈。对于柔性立管，激励力作用下的运动响应又会干扰周围流场分布及相应的流体力，流体与立管相互耦合作用下激励力的频率将偏离预期的Strouhal频率，涡激振动幅值将会明显增大，称为“锁定”，“锁定”现象的存在易使立管造成严重的疲劳损伤甚至结构失效。因此，加深对涡激振动机理的认识以及寻求行之有效的预报方法迫在眉睫。

对于细长结构物涡激振动的预报，现有数值模型总体上可分为频域和时域两类方法。基于半经验模型的频域预报工具已发展得较为成熟，如SHEAR7[1]和VIVANA[2]，但频率方法无法考虑非定常流工况以及浮体、海床等复杂边界条件效应，相较之下时域预报方法考虑得更为全面且适用于更广泛的对象及工况。时域方法根据其依托的核心算法可分为两类：尾流振子法和半经验模型法。尾流振子法采用Van der Pol振子模型描述流场，Chang等[3]基于此类方法预报了某立管在由于顶端平台垂荡运动产生的非均匀流下的涡激振动，但与众多尾流振子模型相似，如何找到一套控制参数使得数值模型预报结果普遍满足不同试验实测数据仍然存在一定的难度。……