群式站立式立管浮筒渦激振動(dòng)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(guān)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(dòng)。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(dòng)更加不可忽略。目前，國內(nèi)外學(xué)者主要采用三維數(shù)值方法研究單一海洋立管的渦激振動(dòng)特性，而對群式站立式立管的渦激振動(dòng)特性的研究還較少見諸于文獻(xiàn)當(dāng)中。
　　本文首先運(yùn)用繞流模擬的方法對群式站立式立管的四個(gè)浮筒進(jìn)行繞流模擬研究。結(jié)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(jié)果的拖曳力均值比公開結(jié)果的均值大20％;脈動(dòng)拖曳力都隨著入射角的增大而減小。因而可以認(rèn)為本文的計(jì)算分析模型能夠較好的模擬浮筒的渦激振動(dòng)特性。
　　在繞流計(jì)算分析模型的基礎(chǔ)上本文對群式站立式立管浮筒進(jìn)行了流固耦合分析。結(jié)果表明:繞流、流固耦合以及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn)流固耦合結(jié)果比繞流結(jié)果小，流固耦合結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合程度高。流固耦合結(jié)果表明在同一流速下隨著入射角的增大拖曳力系數(shù)

3、均值也隨著增大;在同一入射角不同流速時(shí)拖曳力系數(shù)均值隨著流速的增大而減小。最大拖曳力系數(shù)均值小于2，最大升力系數(shù)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(shù)的對比可知入射角0度和30度時(shí)阻力系數(shù)主要呈現(xiàn)為遮蔽效應(yīng)，在入射角為60度和90度時(shí)阻力系數(shù)主要表現(xiàn)為放大效應(yīng)。在入射角為0度時(shí)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(fù)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