田辰玲 刘明月 王世圣 肖龙飞

(1. 上海交通大学海洋工程国家重点实验室 上海 200240； 2. 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院 海南三亚 572024；3. 中海油研究总院有限责任公司 北京 100028)

张力腿平台是一种海上油气开发装备，利用半顺应半刚性的结构特性产生远大于平台自重的浮力，与预张力达到平衡状态，从而提供安全可靠的作业环境。张力腿平台的立柱多为圆柱型结构，在一定来流条件下其后方会发生交替性的漩涡脱落，在立柱两侧形成脉动压力差。脉动压力可分解为顺流向的脉动阻力和垂直于流向的脉动升力。平台在脉动升力的作用下发生周期性横向运动，是涡激运动的主要组成部分。平台在顺流向会在某个平衡位置做小范围的脉动，此外整个平台在脉动力矩的作用下还会发生周期性首摇运动。对于深吃水海洋浮式结构物，由于立柱浸没深度的增加，其在深海海流作用下会受到更大的脉动力，产生更显著的涡激运动，加剧锚泊和立管系统的疲劳损伤，大大降低其疲劳使用寿命。因此，学术界和工程界对此问题十分关注。

近年来对浮式结构物的涡激运动的研究手段主要为模型试验和数值模拟方法。国内外学者对多立柱浮式平台涡激运动做了丰富的试验研究，针对半潜式平台，通过研究不同参数对其涡激运动的影响，如吃水比[1]和流向角[2-4]等，从而达到优化平台设计的目的。与半潜式平台的方形立柱不同的是，张力腿平台的立柱由四圆柱组成，其流场结构和流固耦合现象更为复杂。……