安万博，郭海燕，刘 震，李福恒，顾洪禄，王宣淇，李 朋

（1.中国海洋大学工程学院，山东青岛266100；2.山东科技大学土木工程与建筑学院，山东青岛266590）

0 引 言

脐带缆是海洋油气开发中的重要结构物之一，在一定流速的海流作用下两侧会交替地产生漩涡脱落，交替脱落的漩涡会对其产生横流向（CF-Cross Flow）的升力作用，使其在横流向发生周期性的振动，即涡激振动（VIV-Vortex Induced Vibration）。涡激振动是海洋脐带缆、立管、海底悬跨管道等细长圆柱形结构疲劳损伤的重要原因。因此研究涡激振动对脐带缆结构设计和安全评估具有重要意义。

对于脐带缆结构涡激振动的研究可以通过计算流体力学CFD[1-2]方法、半经验方法[3-4]或者模型试验方法实现。CFD 法通过数值求解流体控制方程近似模拟结构周围流体流动，但这种方法受到了雷诺数范围、计算时间等在精度和效率上的限制；半经验法通过用尾流振子模型或者基于试验得到的水动力系数代替流体力并与结构振动方程耦合，从而求出结构响应，虽然这种方法对结构横向振动响应相比CFD 法更准确一些[5-6]，但这种方法所需要的系数难以确定。通过数值模拟得到的结果往往难以令人满意。目前为止，很多学者对海洋立管进行了涡激振动模型试验：Chaplin 等[7-8]试验研究了阶梯流下顶张力立管涡激振动的响应和多模态振动下立管轴向力分布特性；Lee 等[9]试验研究了顶张力和结构刚度对立管振动频率的影响；Morse 等[10]试验研究了三种边界条件下立管VIV 响应的区别；……