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船舶工程2025年第04期:均匀流叠加作用下海洋立管涡激振动响应特性

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张锦涛;桑松;杜友威;吴祥钊;张文林;

单位:中国海洋大学工程学院;青岛黄海学院智能制造学院;中建六局土木工程有限公司;

摘要:[目的]为了研究海流作用下海洋立管的涡激振动响应特性,[方法]基于计算流体动力学(CFD)和计算结构动力学(CSD),在流体域应用切片法和重叠网格方法建立黏性流场计算模型,在立管结构域应用有限元法建立立管三维计算模型,通过用户自定义功能端口(UDF)编程实现流体域和立管结构的双向、顺序耦合,构建立管涡激振动流-固耦合数值模型,并验证该数值模型的准确性。[结果]结果表明:立管横流向和顺流向无量纲位移均随叠加流振荡频率的增大而不断减小,不同的是横流向的减小幅度小,顺流向的减小幅度大。立管的横流向位移存在延迟效应,减速阶段横流向无量纲位移均方根值远大于加速阶段;顺流向位移变化也存在延迟效应。立管在顺流向位移达到较为稳定时,振动轨迹为“8字形”。[结论]研究成果可为深海立管设计提供一定参考。

关键词:双向流固耦合;;涡激振动;;切片法

基金资助:NSFC-山东省联合基金(U2106223);; 山东省重大科技创新工程(2021CXGC010707);; 山东省自然科学基金(ZR2022ME092)