平台运动诱导立管涡激振动响应研究

【作者】 付世晓； 李润培； 张萌萌； 王俊高；

【机构】 上海交通大学海洋工程国家重点实验室；

【摘要】 钢悬链线立管是深水油气资源开采中极具潜力的立管形式[1]。在顶部平台运动下,钢悬链线立管会与周围流体间形成相对振荡来流,进而发生涡激振动。为了提升对这一现象的认识和理解,在上海交通大学海洋工程国家重点实验室开展一系列平台运动作用下大尺度钢悬链立管涡激振动水池模型试验[2]。试验应用强迫运动装置带动立管顶部运动实现模拟平台运动,应用光纤光栅传感器(FBG)测量立管表面应变响应。借助小波分析等数据分析技术,探究平台垂荡运动、钢悬链线立管面内全局动力响应、立管周围等效振荡来流、立管面外涡激振动四者之间的内在关联特性,并对其疲劳损伤特性进行定量分析。研究结果定量地证实了顶部平台运动可以诱发钢悬链线立管发生涡激振动,这种涡激振动具有显著的"时间变化"和"空间变化"特性。更为重要的是,平台运动诱导的面外涡激振动在立管疲劳损伤上的贡献与等效的背景洋流工况、平台运动引起的面内全局动力响应相当,处于同一损伤量级,从而进一步指出了平台运动诱导的钢悬链线立管涡激振动在立管设计分析中不可忽略。更多还原