群式站立式立管浮筒渦激振動研究.pdf

1、立管是海洋油氣開發(fā)中連接海底井口與海面平臺的關鍵部件，通常處于惡劣的海洋環(huán)境條件中，因此在波浪和海流的作用下容易發(fā)生渦激振動。隨著深海油氣開發(fā)的不斷發(fā)展，容易引起立管疲勞破壞的渦激振動更加不可忽略。目前，國內外學者主要采用三維數值方法研究單一海洋立管的渦激振動特性，而對群式站立式立管的渦激振動特性的研究還較少見諸于文獻當中。
　　本文首先運用繞流模擬的方法對群式站立式立管的四個浮筒進行繞流模擬研究。結果表明拖曳力均值都隨著入射角（

2、來流方向和浮筒中心線連線的夾角）的增大而增大，繞流結果的拖曳力均值比公開結果的均值大20％;脈動拖曳力都隨著入射角的增大而減小。因而可以認為本文的計算分析模型能夠較好的模擬浮筒的渦激振動特性。
　　在繞流計算分析模型的基礎上本文對群式站立式立管浮筒進行了流固耦合分析。結果表明:繞流、流固耦合以及實驗的結果對比可以發(fā)現(xiàn)流固耦合結果比繞流結果小，流固耦合結果和實驗結果的吻合程度高。流固耦合結果表明在同一流速下隨著入射角的增大拖曳力系數

3、均值也隨著增大;在同一入射角不同流速時拖曳力系數均值隨著流速的增大而減小。最大拖曳力系數均值小于2，最大升力系數的均方差值小于0.9。流固耦合條件下的四浮筒和單浮筒的阻力系數的對比可知入射角0度和30度時阻力系數主要呈現(xiàn)為遮蔽效應，在入射角為60度和90度時阻力系數主要表現(xiàn)為放大效應。在入射角為0度時浮筒后方出現(xiàn)單一渦街呈2S泄放模式，在其他入射角情況下浮筒后方渦街泄放方式復雜，甚至只有零散的旋渦而沒有形成渦街;對所有的渦街而言渦街都有