阶梯来流下细长柔性立管涡激振动的时域响应分析

摘要

涡激振动是深海立管结构设计的关键问题,本文研究了在阶梯来流作用下顼端预张力垂直立管的涡激振动响应,并与Francisco(2006)立管涡激振动的标准实验比较分析.本文采用切片法并基于开源OpenFOAM平台自主开发出细长柔性立管涡激振动流固耦合的求解器.结果显示立管的流向振动激发出7阶和8阶振型,而横向振动激发出4阶振型.文章还进一步给出了数值模拟出的模态振幅,立管位移的平均值和均方根值,等等,并且都和实验结果进行了对比且吻合很好.此外,本文还进一步分析了来流对涡激响应及模态的影响.通过数值验证说明自主开发的求解器可以精确的预报出细长柔性立管涡激振动的时域响应,并从机理上加深对立管涡激振动响应模态的理解.