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经典式Spar平台涡激运动与驰振特性的对比试验

2021-06-01张晨雅寇雨丰吕海宁肖龙飞刘明月

上海交通大学学报 2021年5期

张晨雅, 寇雨丰,2, 吕海宁,2, 肖龙飞,2, 刘明月,2

(1. 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室, 上海 200240; 2. 三亚崖州湾深海科技研究院, 海南 三亚 572024)

流体与钝体相互作用而诱导的钝体振动称为流致运动.大型海洋平台的流致运动现象包括共振和失稳模式两种不同形态,通常称为涡激运动和弛振.涡激运动是一种由于钝体两侧的漩涡周期性交替脱落而导致的周期性振荡运动,是一种自我激励且自我限制的响应形式,其振幅有限,有发生共振的流速范围,即“锁定”区间.

目前,针对Spar平台涡激运动问题,国内外学者[1-4]已经从折合速度、流向角、雷诺数的影响规律、螺旋侧板的作用、对系泊系统及立管的影响等方面开展了大量的数值模拟与试验研究,探究涡激运动的发生原理、响应特征及抑制机理.在实际的海洋环境中,海洋平台受到风浪流的共同作用,2001年Neptune Spar 在飓风经过后的涡激运动响应使得工程界开始重视波浪对涡激运动的影响.Park等[5]发现在墨西哥湾典型环流和对应波浪共同作用下经典式Spar平台Gulfstar的涡激运动幅值相比单独流作用下稍小.Finnigan等[6]通过试验研究说明了波流耦合作用对Truss Spar涡激运动的影响与波浪等级、折合速度及浪流夹角等因素密切相关.另外,Gonçalves等[7]也发现波流耦合作用下Monobr平台涡激运动幅值变化与波浪参数相关.可见,波流耦合作用对平台涡激运动影响机制比较复杂,应根据Spar平台特定的设计进行专门的研究[8].

驰振是另一种流致运动现……

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