细长柔性立管涡激振动的数值模拟研究

• 作者: 及春宁 张海 李非凡 许栋 韩冰
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 地球科学
• 关键词: 细长柔性立管 能量传递 尾流模式 浸入边界法 涡激振动
• 年，卷（期）: 2017,（4）
• 所属期刊栏目: 机械工程学科
• 页码范围: 221-230
• 页数: 10页
• 分类号: P756.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.11.0883

摘要

应用基于浸入边界法(IBM)的三维水动力并行计算程序CgLES_IBM,并结合隐式结构动力计算程序X-code,研究了低雷诺数条件下细长柔性立管的涡激振动问题.研究发现:立管的振动体现出明显的驻波振动特征.立管在顺流向主要激发奇数阶模态,而横流向处于激发状态模态的奇偶性取决于涡激振动卓越频率和立管固有频率之间的关系.涡激振动的频谱呈现为单谱模式,所有的振动能量都集中在一个窄频段上,波节处能量较弱,波腹处能量较强.波节处,时均能量传递系数为负值,涡激振动处于抑制状态,相邻波节之间,时均能量传递系数为正值,并沿展向呈现出“马鞍形”分布,涡激振动处于激发状态.柔性立管涡激振动的泻涡模式呈现出三维特性,近尾流区为2S模式,但由于倾斜泻涡造成尾涡沿展向移动,尾涡模式随后变为2P0模式,随着较弱漩涡的耗散,在远尾流区,尾涡模式又回到2S模式.