立管渦激振動模型試驗中的尺度效應(yīng)問題研究.pdf

1、渦激振動是導(dǎo)致海洋立管疲勞損傷的一個重要因素。目前模型試驗是研究渦激振動最有效的手段。根據(jù)模型試驗結(jié)果預(yù)測實尺度立管的渦激振動響應(yīng)是渦激振動模型試驗的最終目標(biāo)。由于模型試驗不能滿足所有的相似準(zhǔn)則,導(dǎo)致試驗中存在尺度效應(yīng)問題。因此研究立管渦激振動模型試驗中的尺度效應(yīng)問題,對于預(yù)測海洋立管渦激振動響應(yīng)具有重大的工程意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對目前海洋柔性立管的研究方法進行了綜述,對目前使用的數(shù)值模擬方法以及模型試驗方法分別進行

2、了介紹。⑵闡述了模型試驗中的相似理論以及渦激振動的基本概念。使用數(shù)值模擬軟件SHEAR7計算了不同尺寸的頂部張緊式立管模型渦激振動響應(yīng)特性,比較了不同尺寸立管的渦激振動響應(yīng),分析了其中的尺度效應(yīng)。并進一步進行了實尺度柔性鋼懸鏈立管在不同角度來流下的渦激振動響應(yīng)預(yù)報研究,提出了一種計算面外來流作用下計算鋼懸鏈立管渦激振動響應(yīng)的方法。⑶設(shè)計并完成了均勻來流下立管渦激振動模型試驗。試驗?zāi)Ｐ蜑槿N不同尺寸的裸露立管。通過比較不同縮尺的立管模型的

3、振動響應(yīng),研究立管渦激振動模型試驗中的尺度效應(yīng)。⑷研究了試驗數(shù)據(jù)處理方法。提出了消除預(yù)張力以及初始變形影響的方法,并對模態(tài)分析法進行了深入的研究,形成了一種可靠的數(shù)據(jù)分析方法。使用此方法,分析了均勻來流下立管的初始變形特性以及渦激振動響應(yīng)特性,并通過比較不同縮尺立管的響應(yīng)特性,研究了其中的尺度效應(yīng)問題。
　　本研究表明：①對實尺度鋼懸鏈立管渦激振動數(shù)值模擬表明,面內(nèi)來流作用下鋼懸鏈立管響應(yīng)最大,比面外來流作用下的立管位移響應(yīng)大15