不同流场下含内流立管涡激振动响应特性及Coriolis力效应研究

作者：李星辉; 袁昱超^*; 薛鸿祥; 唐文勇

来源：振动与冲击, 2023, 42(03): 165-173.

DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2023.03.019

• 内流
• 涡激振动(VIV)
• 顶张式立管
• 科氏力
• 时域模型

细长结构物在海洋来流作用下会发生涡激振动(vortex-induced vibration, VIV),涡激振动是海洋立管疲劳损伤的主要诱因之一。立管实际工作过程中内部输送油气，产生惯性力、科氏力(Coriolis力)和离心力，使得立管的动力响应变得更为复杂。基于含内流立管涡激振动响应时域预报模型，分别计算了在均匀流和剪切流下含内流立管涡激振动响应，并分析了机理较为复杂的科氏力作用。结果表明：均匀外流下内流会降低立管的固有频率，增大响应幅值；剪切外流下内流会激发出更高阶的模态响应。均匀外流下，科氏力在一定区域内固定做正功或负功，分别引起均方根位移的增大或减小；剪切外流下，科氏力使得立管顶部区域均方根位移升高，中部区域均方根位移降低。内流速度越大，科氏力效应越显著。

• 单位
  上海交通大学; 建筑工程学院; 海洋工程国家重点实验室