螺旋列板立管受迫振动时的水动力学研究
2021-09-02李昂,孙仁
上海交通大学学报 2021年8期
李 昂,孙 仁
(上海交通大学 工程力学系;水动力学教育部重点实验室,上海 200240)
海洋立管在复杂工况,如波浪与流共同作用下产生的振动会对其结构造成疲劳损害,其来源包括圆柱体结构物尾流中形成交替泻涡导致的涡激振动[1],波浪以及海洋平台传导的振动等[2-3].如何更好地预报与控制海洋立管的振动是学术界和工业界的重要研究课题.目前,常用的抑制振动手段之一是在光滑圆管外侧加装螺旋列板[4],破坏漩涡沿立管轴向的泻涡三维关联性,从而达到减小振动的效果.Sui等[5]利用风洞试验测试了装有列板圆柱的受激振动,在雷诺数为2.7×103~5.79×104范围内,优化了列板设计参数.沙勇等[6]基于水池模型实验结果和工程设计经验,分析了螺旋列板抑制立管涡激振动的效果,对立管设计提供了相关参考.此外在数值计算方面,李艳潇等[7]采用大涡模拟方法,对雷诺数为 3 900 均匀来流下的串列双立管的涡激振动响应进行三维数值分析.针对不同的立管间距以及附加螺旋列板情况,建模分析立管的水动力系数,探究螺旋列板对双立管涡激振动的抑制效果.而对于柔性立管,近年来许多实验验证了列板亦能够有效抑制涡激振动[8-9].高云等[10]系统地研究了不同螺旋列板状态下立管应变、位移响应等参数,发现流向响应与横向响应同样重要不可忽略,裸管响应特性与带螺旋列板的立管响应特性区别较大,响应特性与螺旋列板几何形状紧密相关……
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