小尺寸低质量比的并联圆柱涡激振动仿真研究

作者：赵鹏; 王晓凯^*; 张耀

来源：石油机械, 2022, 50(06): 50-105.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2022.06.008

• 涡激振动
• 并联圆柱
• 数值模拟
• 约化速度
• 脱落频率

当海流以一定的速度流经立管时，受立管内部高温、高压输送介质与外部海洋环境载荷的共同作用，立管容易出现涡激振动现象。立管在涡激振动的长期作用下会产生疲劳损伤。鉴于此，采用CFD数值模拟方法对小尺寸低质量比并联双圆柱的涡激振动幅值响应、受力特性以及运动轨迹进行了仿真研究。研究结果表明：孤立圆柱的“锁定”区间为约化速度Vr=6～10,处于“锁定”区间时频率比保持在1附近；圆柱运动轨迹主要以“8”字形为主，离开“锁定”区间后横流向振幅迅速减小，多频振动拍现象强烈，导致“8”字形轨迹形态散乱，同时发生“相位开关”现象；并联两圆柱间的流动干涉作用强度与间距比的大小成反比；海洋平台立管群的布局应考虑适当增大立管在垂直于来流方向上的距离。所得结论可以为海洋油气开采中立管群的布局设计提供理论借鉴。