深海立管VIV預測模型及影響因素研究

摘要：為有效預測多因素作用下深海立管渦激振動(VIV),首先,基于歐拉-伯努利梁彎曲理論和改進范德波尾流振子方程,考慮管內流動流體和立管橫向(CF)和順向(IL)耦合作用,建立海洋立管渦激振動預測模型,用埃爾米特插值函數離散立管微分方程,紐馬克-β法在時域內迭代求解立管位移;然后,設計VIV試驗,并將試驗數據與模型計算結果進行對比驗證;最后,研究海流流速、內外流流速和頂張力對深海立管渦激振動特性的影響。結果表明:海流流速越大,立管振動頻率越高,振動幅值越大;立管固有頻率隨內流流速的增大可能降低到鎖振頻率范圍,加速立管的疲勞破壞,頂張力對立管內流影響有明顯抑制作用,立管雙向耦合作用在渦激振動分析中不容忽視。