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变张力作用下张紧式立管涡激振动的数值模拟

王哲  邓迪  万德成  
【摘要】:深海柔性立管的涡激振动问题一直以来广受关注,顶端平台的垂荡运动会对立管自身的涡激振动响应产生较大影响。本研究将立管简化为两端筒支梁,将平台垂荡运动简化为随时间变化的顶端张力,基于开源CFD软件OpenFOAM自主开发的viv-FOAM-SJTU求解器,对不同幅值和频率变张力作用下立管的振动成分进行分解,并与恒定张力工况进行比较。结果表明,顺流向变张力的频率成分随激励幅值的增大而增大,随激励频率的增大而减小,涡激振动成分不受影响。在横流向,结构振动响应除变张力与自身涡激振动之外,还体现出亚谐振动和差频振动。涡激振动成分在二阶固有频率激励下达到峰值,亚谐振动在三阶固有频率激励下产生共振。

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