杨冲霄，袁昱超，薛鸿祥，唐文勇

(上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240)

随着我国海洋油气资源开发逐渐向深海迈进，海洋工程结构物的安全性能越来越得到重视。海洋立管系统作为连接水面浮式装置和海底设备的导管，在复杂的载荷作用下，极易出现碰撞、振动及疲劳等破坏形式，是深海工程装备中最薄弱的环节[1]。在来流作用下，立管的交替泄涡现象产生振荡的流体力，引起结构的涡激振动[2]。早期国外学者对该问题开展了大量的试验研究[3-5]。其中Gopalkrishnan[3]对Re为10 000下的圆柱受迫振动进行了模型试验，并首次构建了受迫振动流体力系数库。在数值方法中，随着计算机技术的发展，计算流体力学方法(computational fluid dynamics， 简称CFD)应运而生，为了提高计算效率，将立管简化为二维圆柱是较为常见的研究手段。Muhamad和Krish[6]使用RANS k-ω湍流模型对Re=10 000来流下的圆柱进行单自由度受迫振动数值模拟，结果表明漩涡尾迹对圆柱振动频率较为敏感，当振动频率接近Strouhal频率时，会发生漩涡的相位变换。王亚非[7]数值模拟了双自由度弹性支撑圆柱体的涡激振动问题，结果表明振荡流扩大了自激振动的锁定范围，并且使得顺流向振动幅值大大增加，甚至超过了横向所能激发的最大幅值。付博文等[8]基于切片理论，通过使用径向基函数法作为OpenFOAM中的动网格策略，模拟了长细比为1 000的柔性立管在横流向和顺流向的振动，数值模拟重现了高阶主控模态及主控模态的频繁变换等大长细比柔性立管的涡激振动特性。……