海洋立管考虑内流的涡激振动实验研究

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海洋立管是连接海上平台和海底井口的关键部件,海洋立管在海洋环境中要承受风、浪、流等环境荷载的作用,当海流流经立管时,在一定的流速下会产生旋涡脱落,当结构自振频率与旋涡脱落频率接近时,振动会迫使旋涡脱落频率锁定在结构自振频率附近,发生频率锁定(10ck—in)现象,使得立管横向振动加强。lock—in现象会加速立管的疲劳破坏,立管一旦发生破坏,不仅工程本身会蒙受损失,还将引发严重的环境污染和次生灾害。本文考虑管内流体和管外流体的共同作用,对海洋立管进行试验研究。试验在中国海洋大学物理海洋试验室进行,通过试验得到了立管的一些有价值的规律:随着外流流速逐渐增大,立管的一阶激振频率也逐渐增大,在一定的外流速下,会激起立管的二阶激振频率甚至于三阶激振频率;由于立管的刚度较大,内流对立管的影响并不明显,但是当外流达到一定流速,这种影响就会显现出来,内流的存在会降低海洋立管的振动频率。
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