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波流作用下新型立管大水槽试验研究

2021-04-17金瑞佳陈松贵耿宝磊

关键词:振动

金瑞佳 ,郭 泉, ,陈松贵,柳 叶, ,耿宝磊

(1. 中国海洋大学工程学院,青岛 266100;2. 交通运输部天津水运工程科学研究院港口水工建筑技术国家工程实验室&工程泥沙交通行业重点实验室,天津 300456;3. 河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;4. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072)

随着油气勘探开发走向深海,波浪和水流成为海洋结构物中最受关注的荷载来源,而当水流经过细长柔性的立管结构时会在其两侧形成交替脱落的漩涡,在横流向上产生周期性变化的力,进而引发立管的涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)[1].深海大长径比柔性立管的 VIV 特性已经引起了国内外学者广泛关注,陈伟民等[2]综述了国内外近几十年来立管等细长柔性结构的涡激振动的基础研究,包括机理认识和动响应分析等方面的进展.Wang 等[3]同样综述了圆柱的流固耦合现象,包括 VIV 现象、WIV(wakeinduced vibration)现象以及 FIV(flow-induced vibration)现象.Liu 等[4]综述了近些年来深海大长径比柔性立管涡激振动的基础性研究成果,其中包括多立管和斜立管涡激振动的研究进展、振荡流引起的间歇涡激振动等,各学者最后均对未来的研究方向做出了展望.在数值研究方面,早期研究采用一些半经验的计算模型,如尾流振子模型、模态叠加模型、统计模型等等,后续随着计算机的飞速发展,基于 CFD 的数值模型逐渐发展起来.Bourguet 等[5-6]数值上研究了柔性立管的涡激振动,并分析了 CF 向的对称和非对称振动.武磊等[7]针对不同浸没长度下的串列式双立管,使用基于Open FOAM 自主开发的深海柔性立管流固耦合求解器 viv-FOAM-SJTU,研究了其涡激振动现象;……

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