严锋 陈正豪 黄涣青

摘 要：本文以300 000 DWT级FPSO火炬塔设计为例，研究了在风场中火矩塔结构的风激振动。通过对风激振动下火矩塔的规范设计方法与ANSYS-CFX双向流固耦合数值计算方法研究，探讨了数值计算方法在工程中的实际应用。

关键词：FPSO;火矩塔;风激振动;双向流固耦合

中图分类号：U661.4

文献标识码：A

1 概述

结构风效应可以分为静力效应和动力效应：当结构刚度较大时，静力作用占主导作用，风振影响很小，一般把风能低频部分一平均风作用和高频部分一脉动风作用统一以平均风载荷乘以阵风系数来考虑;当结构刚度较小时，动力作用起主导作风，结构会发生强迫力下的抖振和涡振或白激力下的颤振和驰振，在进行准静态强度分析时，风振影响可用风振系数来表达。

FPSO火矩塔作为大跨度的结构，在海洋环境下，需要考虑其结构的动力效应，动力效应主要由涡激振动产生：当风流过火炬塔杆件时，会在杆件背风面形成交替脱落的漩涡（以下简称涡泄），从而在杆件断面上产生顺流向及横流向周期性变化的脉动压力，如果杆件为柔性的，则杆件会产生周期振动，即涡激振动。

在某个临界风速下，涡泄频率可能与结构的固有频率或其倍数接近，导致谐波或次谐波共振，从而产生强度破坏。火炬塔在设计时，应尽量避免杆件出现涡激振动，对于无法避免涡激振动的杆件，应采取相应的措施来消除涡激振动对杆件的影响。

2 涡激振动的研究方法