陈殿鹏，顾洪禄，李福恒，李效民，郭海燕

（中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100）

0 引 言

悬链线式立管（catenary type risers,CTRs）作为一种灵活性高、无需顶张力补偿的立管形式在深海油气开采中得到广泛应用。立管在一定的流场下，管道尾部两侧会交替出现一对漩涡，漩涡脱落会形成涡激升力致使立管产生周期性振动，该现象称为涡激振动（vortex-induced vibration,VIV）。当涡脱频率与结构固有频率在一定范围内相近时，结构会进入锁定（lock-in）状态，此时结构响应大幅、迅速地增大，立管更易产生疲劳失效。立管一旦被破坏会造成巨大的经济损失以及严重的海洋污染和次生灾害。因此，对CTR的VIV响应进行研究具有重要意义。

目前，国内外学者对垂直立管的VIV已经进行了广泛的数值研究，这些研究包括了理想状态下的均匀流[1-4]、剪切流[5-6]以及接近真实海况的振荡流[7-8]下垂直立管VIV 响应。但是，目前对于CTR（弯曲管）VIV 的数值模拟还较少。Srinil等[9]通过低阶流固耦合模型，研究了均匀流条件下CTR 涡激振动中的多模态相互作用；饶志标等[10]基于Shear7 软件分析了剪切流下CTR 振动位移和静态位移的关系；Meng等[11]基于能量守恒原理，通过Van der Pol方程定性地预测了内流速度对CTR-VIV 的影响；Tsukada 等[12]基于独立性准则预测了均匀流下CTR 升力幅值响应；Zhu 等[13]通过ANSYS MFX 软件中的求解器研究了指数剪切流下CTR 的漩涡脱落与结构运动之间的关系。综上所述，上述研究都是CTR 在理想稳恒流下的相关研究，对于接近真实海况的振荡流下CTR的VIV相关数值模拟尚未见报道。

本文基于向……