涡激_参考网

基于主动吸气控制的双幅钢箱梁涡激振动数值模拟研究

形,易引起主梁的涡激振动现象。此外,为提高桥梁的通行能力,国内外越来越多的平行双幅桥已投入建设运营。不同于单幅桥梁,双幅桥梁的上、下游幅之间存在一定的“气动干扰效应”,致使涡激振动响应被放大[1-2]。因此,有必要开展双幅钢箱梁桥涡激振动机理及控制研究。针对大跨度桥梁的风致振动问题,在已有的研究中提出了机械控制措施和流动控制措施。机械控制措施包括主动控制和被动控制两种。被动控制无需外部能量,常用的被动控制方法有调谐质量阻尼器(tuned mass damp

振动与冲击 2023年19期2023-10-18

深海立管顺流与横流耦合涡激振动中的内流效应分析

解决的首要命题。涡激振动(vortex induced vibration, VIV)是立管疲劳失效的主要因素,严重影响立管寿命[1],实现涡激响应准确预报具有重要的工程意义。海洋立管的涡激振动已经得到广泛研究,但还有诸多问题需要进一步解决。例如,通过试验发现柔性立管在均匀流、振荡流等流型中展现不同涡激响应[2-4]。为解决计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法计算量大[5]、尾流振子模型的经验参数选择困难[

振动与冲击 2023年19期2023-10-18

悬垂立管波致疲劳与流致涡激振动疲劳特性研究

为波致疲劳损伤与涡激振动(vortex induced vibration,VIV)疲劳损伤:波致疲劳损伤是立管在波浪载荷以及顶部连接平台运动的作用下产生的;涡激振动疲劳损伤则是在来流作用下,立管两侧形成交替泄涡诱发的涡激振动导致的。国内外已有大量学者对常见立管形式的疲劳特性进行了研究。在波致疲劳方面,Sheehan等[3]对比了统计分析与确定性分析两种疲劳损伤分析方法在柔性立管上的应用,并证明了确定性分析方法的有效性;朱东华[4]采用有限元频域计算方法研

振动与冲击 2023年18期2023-10-10

大跨径悬索桥涡激共振试验研究

常遇风速下易发生涡激共振现象，振动幅度较小不易察觉，仅在特殊条件下会产生较大振幅，引起桥梁结构疲劳等问题，同时会影响行车体验感、舒适性，易诱发交通安全事故。因此，通过多阶涡激共振振幅相等的气弹模型风洞试验以及多阶涡激共振振幅实桥验证，总结出大跨度悬索桥涡激共振的规律,可以有效指导今后超大跨度桥梁的抗风设计，提高桥梁的使用舒适性及安全性。1 悬索桥的多阶模态涡激共振问题1.1 涡激共振概念众所周知，当气流流经钝体断面时，在断面两侧就会出现交替脱落的漩涡，交替

四川水泥 2023年9期2023-09-22

风电机组涡激振动的原因及抑制研究

塔需要克服共振与涡激的影响。1 塔筒涡激振动原理涡激振动即流体流经非流线型物体时,在物体两侧产生交替脱落其表面的旋涡,旋涡在物体表面产生的脉动压力与物体的弹性形变发生耦合振动,从而产生涡激振动。对于风电机组的涡激振动而言,风流经圆柱形塔筒,流动从层流变到湍流,随着雷诺系数的增加,风在塔筒表面出现旋涡脱落,形成旋涡,旋涡在塔筒的两侧产生周期性的涡激载荷。涡激载荷引起塔筒发生额外的应力和形变,在塔筒上产生周期性的振动响应,即塔筒涡激振动。在风力发电研究中将塔筒

现代机械 2023年6期2023-02-02

宽高比13.57的宽幅半封闭箱梁的涡激振动特性

构进而弱化主梁的涡激振动性能［2-4］，并成为该类断面形式主梁面临的共性问题。近年来西堠门大桥、虎门大桥、鹦鹉洲大桥、日本东京湾跨海大桥等发生的涡激振动事件影响较大［5-6］，大跨桥梁的涡激振动性能引起诸多学者的关注。表1 部分半封闭箱梁桥梁列表Table 1 Some Bridges of semi-closed girder孟晓亮等［7］对比了封闭和半封闭钢箱梁的涡振特性，认为风嘴角度可以改善桥梁的涡振性能，原因是风嘴角度变化引起了桥梁断面外部绕流的变

西南科技大学学报 2022年4期2023-01-06

张力腿平台涡激运动模型试验与数值分析

疲劳损伤。浮体的涡激运动与张力腿和立管涡激振动互相影响，平台的动力响应是两者的叠加。针对涡激运动的研究方法主要有数值模拟和模型试验。数值模拟基于黏性流体力学理论，采用数值计算的方法计算浮式平台的涡激运动响应[1]，Chen和Chen[2]、 GU等[3]和LIU等[4]采用数值模拟方法研究深吃水半潜式平台的涡激运动响应,确定了锁频条件。赵伟文和万德成[5]采用自主开发计算流体动力学(CFD)求解器模拟了深吃水对柱式半潜平台涡激运动响应，模拟结果表明，在折合

海洋工程 2022年6期2022-12-15

深水水下井口涡激疲劳精细化评估*

管-水下井口发生涡激振动，长时间的涡激振动会导致水下井口产生涡激疲劳损伤，甚至发生涡激疲劳失效[4]。如1983年，西设得兰海域的D534钻井船由于隔水管涡激振动导致井口破坏，仅用29 d[5]。因此，开展水下井口涡激疲劳评估对水下井口疲劳设计、分析与寿命管理具有重要意义。国内外对隔水管-水下井口系统的涡激疲劳损伤已经有了深入研究，M.A.TOGNARELLI等[6-7]基于实测数据和SHEAR7软件预测数据建立了涡激振动发生概率模型。SHEN C.L.等

石油机械 2022年8期2022-09-14

基于CFD 流线型桥梁断面二维涡激振动分析

026）0 引言涡激振动是由风荷载作用在桥梁断面气流分离出旋涡及脱落产生，当旋涡脱落频率与桥梁自振频率相等时易产生涡激共振现象.流线型箱梁具有较好的抗颤抖振功能，但是大跨度的流线型箱梁在较低风速下易产生涡激共振现象[1].涡激共振现象虽然不会像颤振和驰振那样对桥梁产生动力失稳破坏，但是由于涡激振动发生的风速低，频率高，长时间的涡激共振现象会造成桥梁构件疲劳损坏，影响行车舒适性和行车安全[2].近几年国内外桥梁涡激振动现象并不少见.如英国Kessock 大桥

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2022年2期2022-07-01

海底电缆涡激振动流固耦合有限元建模分析

流反复冲刷会产生涡激振动，导致磨损、疲劳等现象，致使缆体产生机械损伤，影响正常工作。如果能分析海底电缆的涡激振动特性，利用分布式光纤传感技术对其进行监测，及时发现并进行处置，就能有效的防止事故的发生[4-7]。目前，国内外学者对涡激振动的研究主要集中在海洋隔水管、输油管道等。文献[8]利用尾流振子模型和多体系统传递矩阵预测海洋热塑性增强管振动特性和涡激振动响应的动力学模型。文献[9]基于现有的钢悬链式立管出平面运动理论，提出了一个钢悬链式立管出平面涡激振动

计算机仿真 2022年5期2022-06-14

扁平流线型箱梁涡激振动雷诺数效应研究

是指颤振、驰振、涡激振动和抖振等风致振动，危害非常严重，受到广泛关注。涡激振动是一种发生在低风速下的常见振动，国内外许多桥梁都曾发生过明显的涡激振动，例如加拿大的Lion Gate桥[1]、英国的Second Severn Crossing[2]等。涡激振动虽然不会造成桥梁在短期内垮塌，但可能导致结构的疲劳损伤，影响桥梁的正常使用，还有可能引起其他附属构件的破坏[3]。因此，有必要对涡激振动的相关特性开展研究，以明确涡激振动的发生条件、振动规律、影响因素和

振动与冲击 2022年4期2022-02-28

横流向涡激-参激耦合振动下深水钻井隔水管疲劳损伤预测

[1]，对隔水管涡激-参激耦合振动特性进行建模分析和疲劳损伤评估，对确保深水钻井隔水管安全服役具有重要意义。Bishop等[2]建立了尾流振子模型，用来描述作用在流场中物体上的升力，目前Vander Pol尾流振子已成为研究涡激振动最常用的模型之一。对于深水钻井隔水管而言，通常将其视为可变形梁模型和刚性圆柱模型来研究其涡激振动等力学特性[3-8]。国外相关学者对涡激振动研究中的难点和关键问题进行了大量研究[9-12]。Riveros等[13-14]基于Va

中国石油大学学报（自然科学版） 2022年6期2022-02-03

兆瓦级直驱风力发电机组塔筒涡激振动分析

上的振动，称之为涡激振动(Vortex Induced Vibration)。长期的涡激振动会对塔筒静力强度和疲劳强度产生影响，尤其是当外载荷的频率与塔筒或整个风机结构的固有频率[3]一致时，会导致共振的发生。共振震动幅度大，会造成风力发电机组结构较大的疲劳损伤，降低塔筒寿命，甚至威胁整个风力发电机组的安全[4]。国内外主要采用流体动力学技术，使用数值模拟方法计算大气边界层中绕流，研究涡激振动问题。Jamal和Dalton采用LES方法计算因漩涡发放的引起

重型机械 2021年6期2021-12-24

剪切流场中含内流立管横向涡激振动特性1)

洋流的作用下发生涡激振动,则极易引起立管的疲劳破坏.因此海洋立管的涡激振动响应得到国内外学者的持续关注,对海洋立管在外部环境荷载作用下产生的涡激振动的机理和响应已有大量的研究,特别是针对大长细比的柔性立管[1-3].这些研究主要运用实验和数值模拟方法,针对均匀流和剪切流中的柔性立管,分析了涡激振动的模态、频率以及驻波和行波响应等,为深入理解涡激振动机理和响应规律奠定了基础[1-3].在这些研究中,一些学者关注了外部条件对立管涡激振动响应的影响规律,如来流角

力学学报 2021年7期2021-11-09

低雷诺数下圆柱顺流向和横流向涡激振动响应分析

振动、海洋立管的涡激振动等。目前学术界内被认可的流致振动机理有：周期性漩涡脱落、流体弹性不稳定、声共振以及湍流抖振［1］。在反应堆结构中，圆柱体结构为发生流致振动的主要部件，例如在横流作用下的蒸汽发生器传热棒、燃料棒等。当流体介质以一定速度流经圆柱结构时，会在圆柱尾部两侧交替产生周期性涡脱落，从而使圆柱受到周期性变化的升力，诱发圆柱结构的振动；而圆柱结构的振动又会反作用于流体，改变流体的流动状态，从而改变尾涡模态。这种流体与结构间由于周期性漩涡脱落产生的相

四川轻化工大学学报(自然科学版) 2021年5期2021-11-05

满管流动悬跨管道涡激振动动态响应研究

来内流对悬跨管道涡激振动的影响成为一个研究热点，根据Paidoussis 和Issid（1974）对这方面历史文献的研究[1]，早在1939 年Bourrieres 就这个课题公开发表了第一篇论文[2]，Bourrieres 推导了运动方程，并在理论上和实验上检验了输送流体悬臂管道的动力不稳定性[3]。Housner 早在1952 便给出了稳定内流均匀直管的动力学方程，揭示了内流对系统的质量、阻尼和刚度影响规律[4]。国内郭海燕[5-7]同时考虑内流与外流

科学技术创新 2021年30期2021-10-25

基于重叠网格法的斜拉索涡激振动分析

001)0 引言涡激振动是由结构尾流区漩涡脱落引起的结构周期性振动，具有强迫、自激及限幅的特点。斜拉索在流体作用下都可能发生涡激振动，从而导致结构疲劳破坏，影响结构正常使用。所以研究斜拉索涡激振动响应特性具有重要意义。Feng[1]在1968年进行风洞试验，研究了单圆柱体涡激振动响应。随着计算机技术的迅速发展，很多学者采用计算流体动力学(compute fluid dynamics,CFD)方法研究圆柱体涡激振动响应特性。李广望[2]采用任意Lagrang

郑州大学学报（理学版） 2021年3期2021-07-26

考虑涡泄模式的低质量比圆柱涡激运动数值模拟

在一定流速下发生涡激振动的现象。为了区别，将这种长径比比较低、漂浮于水面的刚性结构物的涡激振动现象称为涡激运动。涡激运动涉及诸多科目，如流体力学、计算流体力学、振动学、结构力学和统计学等[1]。海洋结构物涡激运动（Vortex induced motion，VIM）这一热点问题越来越受到深海工程技术人员和研究人员的关注，它是典型钝体绕流中升力和拖曳力所导致的直接后果[2]。目前国际上已有一些学者对涡激运动进行了研究，其中包含对海洋平台等结构物进行涡激运动集

舰船科学技术 2021年2期2021-04-10

钻井隔水管涡激振动监测装置海上试验*

作业参数的监测。涡激振动引起的疲劳损伤和应力超标是影响深水钻井隔水管作业的重要因素：一方面隔水管长期的涡激振动会引起隔水管结构的应力循环，产生疲劳损伤；另一方面频率锁定产生的涡激振动可能产生较大的应力值，一旦超过屈服应力，将引起隔水管结构的屈服破坏。一般在进行深水钻井作业之前，需要针对目标海域开展钻井隔水管系统设计和作业窗口设计[4]，并开展相应的涡激振动研究。现有设计方法多以恒定海流剖面为环境条件，假设隔水管受到恒定海流引起的涡激振动，由于实际海流的大小

中国海上油气 2021年1期2021-02-23

考虑附属管的实尺寸钻井隔水管系统涡激振动二维数值模拟研究

 100028)涡激振动(vortex-induced vibration, VIV)是一种流体与固体相互作用耦合的现象。当流体流经非流线型钝体时会在钝体后方发生分离，并产生交替泄放的漩涡。周期性的漩涡脱落会产生作用于钝体的周期性变化的升阻力，诱发钝体振动，即涡激振动。当涡脱频率和振动频率与结构的固有频率相近时，会引发结构的大幅值振动，即共振，导致结构的疲劳损坏和结构失效，严重威胁生产生活安全。许多学者将目光投向了双圆柱和多圆柱的涡激振动问题。Zhao等[

振动与冲击 2021年2期2021-01-29

基于有限元的风电塔筒涡激振动分析

两侧产生周期性的涡激载荷。由于涡激载荷的存在，塔筒整体会产生额外的应力和形变，又由于涡激载荷是周期性变化的，因此会在塔筒上产生明显的周期性振动响应，即为塔筒的涡激振动，而塔筒的振动又会反过来影响流体产生的旋涡。当流过塔筒表面的风速达到一定值时，风速的变化将不再影响涡街脱落的频率，此时涡街脱落的频率与塔筒的固有频率一致，这种现象即为涡激振动的“锁定”现象。若当前风速为临界风速，且发生“锁定”现象，风电塔筒将在涡激振动频率的激励下发生共振，从而造成塔筒的疲劳损

风能 2020年3期2020-10-16

海洋立管涡激振动实验设计

能力和实践能力。涡激振动是该课程教学的一个重点内容，对平台的设计而言具有重要作用，是平台设计的必要且关键环节；同时该内容也是该课程的难点内容，比较抽象不容易理解。为了让学生获取直观清晰的学习认知，激发学生对涡激振动的学习兴趣，同时也围绕着对船舶与海洋工程专业学生创新实践能力的培养目标，本文设计了海洋立管涡激振动创新性实验。1 涡激振动立管所承受的海洋环境载荷主要有风、浪、流、冰和地震载荷等，其中波浪和海流是最主要的海洋载荷。一定的流速条件下，当波浪和海流流

实验室研究与探索 2020年4期2020-07-06

一种新型利用涡激振荡的发电装置设计＊

兴314000）涡激振动不仅仅发生在水体中，在开发江、河、湖、海的涡激振动能源的时候，也要向更加容易利用涡激振动的区域发展，比如摩天大楼的高空气流，范围更大，更加多方向化。通过实验室的研究，利用涡激振动开发出更多的绿色能源，促进该项技术的发展，促进海洋能这种可持续、清洁的能源的开发利用，进一步促进低碳社会的发展，这对未来补充能源具有重大的意义。1 国内外发展状况总体来讲，涡激振动原理的理论研究还在起步阶段，但是这并不影响人们对该原理的利用。现在已经有许多利

科技与创新 2020年5期2020-03-26

海洋热塑性增强管(RTP)涡激振动数值计算1)

生垂直于来流向的涡激升力,引起立管的涡激振动(vortex-induced vibration,VIV).立管涡激振动即立管尾流涡脱落的频率与结构频率接近时发生的自激振动,一直以来是立管结构疲劳破坏的一个主要因素[1-4],由于海流速度沿水深变化的非均匀性及流固耦合的复杂性,涡激振动长期以来是海洋工程中颇具挑战性的问题之一,涡激振动的准确预报是一个巨大的难题[5].海洋热塑性增强管(reinforced thermoplastic pipe,RTP)是一种

力学学报 2020年1期2020-02-23

方形棱柱涡激压力空间相关性研究

感性增加。[1]涡激振动是桥梁风致振动的一种形式，但针对桥梁涡激振动现象的研究很少考虑涡激气动力沿跨向的变化以及振幅的影响，实际上，涡脱只有在低雷诺数的范围内才表现为简单的二维流动。Roshko[2]在研究圆柱尾流时发现，随雷诺数的增大，圆柱涡脱会表现出越来越强的三维特性。Berger等[3]又指出在某些情况下，圆柱尾流中往往会出现斜涡脱，即涡管轴线与圆柱轴线间存在大约15°～20°的夹角。Williamson[4-5]在试验中发现斜涡脱沿圆柱轴线方向呈现

振动与冲击 2019年8期2019-06-13

张力腿平台涡激运动特性的试验研究

年来，浮式平台的涡激振动问题主要针对Spar 平台的大幅、低频运动进行研究，并提出了一些有效的抑制方法[1-2]。随着研究的深入，发现半潜平台和张力腿平台也有可能发生大幅的涡激振动现象[3-5]，此类刚性浮式平台的大幅涡激振动亦称为涡激运动。研究发现[6-7]，低质量比情况下，锁定区范围比高质量比情况下锁定区范围更大，因此传统张力腿平台（m*＜1）与Spar 平台和半潜平台（m*≈1）的涡激运动特性亦不相同。Waals 等（2007）[8]对4 浮箱深吃水

船舶力学 2019年5期2019-06-04

低长径比浮式圆柱涡激运动实验研究

体在流体介质中的涡激振动（Vortex-Induced Vibrations,VIV）现象进行了大量研究。物体在一定来流速度中，其尾流产生周期性的涡旋泄放引起结构脉动压力，从而致使结构发生振动[1]。在海洋工程领域，研究较为广泛的是海底管线、海洋平台立管等极大长径比的柔性结构涡激振动现象。对于Spar 平台、Monocolumn 平台、浮式风电基础等漂浮于水面的立柱式结构，当海流经过时，尾流区域同样产生交替的涡旋泄放并引起独特的运动现象。此外，其较低的长径

船舶力学 2019年4期2019-05-14

柔塔二阶涡激振动阻尼值分析

，由于塔架频率和涡激振动的临界风速呈线性关系，柔塔比刚塔发生涡激振动需要的风速更低，即更易发生涡激振动。本文以处在III类风能资源区的某风电场发生二阶涡激振动破坏、安装不到一年且处于非运行状态下的140m柔塔（以下简称“事故柔塔”）为研究对象，推断其发生涡激振动破坏的原因。由于缺少事故柔塔的详细信息，本文将以频率接近的另一臺140m柔塔为例对柔塔的二阶涡激振动情况进行分析。涡激振动介绍在流体场中任何非流线型物体会在其两侧交替地产生脱离表面的旋涡，旋涡会对结

风能 2019年7期2019-02-10

基于实测数据的风电机组塔筒涡激振动特性分析

即为塔筒的横风向涡激振动。当风速增大到一定程度时，漩涡脱落频率将不再随风速发生变化，而是等于塔筒的某一阶固有频率，这种现象即为涡激振动的“锁定”特性，相应的风速称为临界风速。当涡激振动发生“锁定”时，塔筒将发生共振，使得塔筒产生大幅值的振动，导致塔筒加速损伤。当前风电机组塔筒吊装阶段及海上塔筒竖直海绑运输阶段出现的涡激振动早已引起行业的重视，除了采取规避临界风速施工，还提出了多种可在机组安装阶段用于抑制塔筒涡激振动的方法，例如揽风绳、临时性扰流条、调谐质量

风能 2018年6期2018-09-20

单索面大跨悬索桥涡激振动风洞试验及其气动优化

用发生较大振幅的涡激振动和导致桥梁破坏的颤振。本文以南宁市某座大跨单索面悬索桥为研究对象，通过风洞试验，研究了该桥的抗风性能。该桥主桥桥型采用单主缆悬索桥,跨度组合为45 m+410 m+45 m，桥塔为钢混组合，主梁为钢箱梁，如图1所示。大桥的抗风设计取100 a重现期，桥面距离水面的高度为32 m，该桥主梁高度处设计基本风速为30.1 m/s。(a) 立面(b) 桥梁纵断面(c) 桥梁横断面图1 桥型布置2 主梁节段模型涡激振动试验及气动外形优化2.1

四川建筑 2018年4期2018-09-14

Spar平台涡激运动的数值模拟

现象，称为平台的涡激运动（Vortex induced motion）。Spar平台漩涡脱落引起的振荡运动容易导致人员疲劳，涡激运动引起的大幅度偏移也将对锚泊系统的定位能力产生不利影响。此外，长期持续的涡激运动还将缩短锚泊系统和立管系统的疲劳寿命。因此，在锚泊和立管系统的设计上均应考虑涡激运动的影响。由于Spar平台复杂的模型和内在机理，针对其涡激运动的研究主要集中在模型试验上。Finn 等人［1］在 2003 年对 Cell Spar平台进行了一系列拖曳

船舶 2018年4期2018-08-25

涡激振动对风电机组塔筒的影响

向上的振动，称为涡激振动。当漩涡脱落频率与塔筒固有频率重合时，塔筒发生共振。该振动幅度大，会给结构造成较大的疲劳损伤。在风电机组设计标准《IEC61400-1 Wind Turbine Design Requirement》中提到，“对于未安装机舱的塔筒，应该采取必要措施以防止涡激振动”；德国GL认证规范《Guideline for the Certif i cation of Wind Turbine》中也提到了如何确定涡激振动给塔筒造成的影响。所以研究

风能 2018年4期2018-08-20

钢悬链式立管出平面涡激振动模态分析及试验验证

床对钢悬链式立管涡激振动的影响；刘娟等[5]提出了钢悬链式立管非锁定区的两向涡激振动模型，研究了立管涡激振动特性。以上学者对钢悬链式立管进行了有价值的研究，但是，目前国内外对于钢悬链式立管的研究大多仅考虑立管的弹性振动，忽略了立管的绕轴转动。刘娟等[6]基于钢悬链式立管悬垂段弯曲曲率大的特点，分析了波浪力与失径所形成的矩对立管动力特性的影响，提出了一种钢悬链式立管动力学模型：波浪力作用下的SCR刚体转动模型，分析了钢悬链式立管的出平面运动响应。该模型仅考虑

振动与冲击 2018年13期2018-08-01

圆柱结构涡激振动拖曳水池实验研究

072)圆柱结构涡激振动拖曳水池实验研究高喜峰， 周丽丹， 徐万海， 马烨璇， 吴梦宁(天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津 300072)柔性圆柱涡激振动特性已得到人们广泛关注，然而横流向与顺流向振动耦合问题仍有待进一步研究。设计了柔性圆柱涡激振动拖曳水池模型实验，圆柱模型的长径比为195.5、质量比为1.82，实验观测了圆柱结构横流向、顺流向涡激振动特性，并分析了横流向与顺流向两个方向涡激振动的耦合现象。通过应变传感器测量结构振动信息，利

振动与冲击 2017年23期2017-12-27

柔性立管涡激振动响应轨迹特性研究

024）柔性立管涡激振动响应轨迹特性研究高云1，2，刘黎明1，付世晓3，宗智4，邹丽4（1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500；2.东京大学机械工程学院，日本东京113-8656；3.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海 200240；4.大连理工大学船舶工程学院，辽宁大连116024）为了深入研究细长柔性立管的涡激振动响应特性，进行了柔性立管的拖曳水池试验。由拖车拖动立管产生相对来流，根据应变测试得到的应

船舶力学 2017年5期2017-06-05

深海立管涡激振动预报模型及影响因素

306)深海立管涡激振动预报模型及影响因素唐友刚, 青兆熹, 张杰, 王宾(1. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072； 2.上海海事大学 海洋科学与工程学院，上海 201306)涡激振动是立管发生破坏的主要原因之一，深海立管自重大、柔度高、顶部张力集中等会导致出现新的动力特性。为预报深海立管涡激振动并揭示其动力特性，考虑立管自重影响及线性剪切流，本文建立立管涡激振动方程，基于Van der Pol尾流振子模型，采用有限差分法计算

哈尔滨工程大学学报 2017年3期2017-04-08

南海张力腿平台涡激运动响应研究

)南海张力腿平台涡激运动响应研究董晓曼， 蔡元浪， 李俊汲， 宋安科(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)张力腿平台(TLP)是一种深吃水的立柱式平台，南海流速特征可诱发其较大的涡激运动，影响立管和张力腿系统的设计。从南海张力腿平台的前端设计项目出发，对涡激运动产生机理、关键特性进行论述。同时，结合拖曳实验，发现TLP平台在与来流垂直的方向上会发生的最大涡激运动响应，且存在锁定区间。研究工作对张力腿平台的工程设计具有借鉴意义。张力腿平台；涡激运

中国海洋平台 2016年6期2017-01-12

剪切来流下柔性圆柱体涡激振动响应试验研究

来流下柔性圆柱体涡激振动响应试验研究高 云1, 2, 付世晓2, 熊友明1, 杨家栋1, 王盟浩1(1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 成都 610500;2. 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室, 上海 200240)应用模型试验的方法，深入地研究了柔性圆柱体在剪切来流下的涡激振动响应。试验过程中通过旋转臂架从而形成相对剪切来流。通过测试得到的应变数据，基于模态叠加法得到圆柱体的涡激振动位移响应。研究结果表明：当折合速度较小时，响应

振动与冲击 2016年20期2016-11-24

多跨海底管道横流向涡激振动预报模型

跨海底管道横流向涡激振动预报模型高喜峰，谢武德，徐万海(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072)基于欧拉-伯努力梁理论确定了多跨管道结构振动方程，采用非线性Van der pol方程描述旋涡脱落的尾流动力特性，利用弹簧模拟两端和中间的复杂边界约束，构建了多跨海底管道横流向涡激振动预报模型。基于模态正交性展开流-固耦合作用方程，对各阶主坐标响应进行数值求解。对比了本模型预报结果与试验结果、软件分析以及DNV规范推荐值，吻合情况比较理想

海洋工程 2016年2期2016-10-12

浅谈涡激共振及控制

接近时会发生结构涡激共振，这是结构风致振动中最常见的一种现象。高宽比很大的超高层建筑、烟囱、桥梁等结构都有可能发生整体结构的涡振，也普遍发生于长细比大的构件如拉索、吊杆、拱桥立柱、格构式结构中。当涡激振动的振幅超过规定限制，必须采取相应的措施解决。涡激共振现象的主要研究手段是弹性悬挂节段模型风洞实验，而且模型比例应该尽可能大，这是因为涡激振动对结构外形极为敏感，且可能存在显著的雷诺数效应。但是对涡振的研究仍然属于灰色系统。在实际工程中，控制结构涡激共振的措

卷宗 2016年4期2016-05-30

Study on Vortex-induced M otion Characteristics of Variable Cross Section M ulti-column of a New Type of Deep Draft FDPSO

PSO变截面立柱涡激运动特性研究谷家扬a，b，谢玉林b，吴介b（江苏科技大学a.海洋装备研究院；b.船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003）文章采用FLUENT软件结合分离涡法对某新型深吃水多立柱FDPSO变截面立柱涡激运动特性开展了研究。将变截面立柱涡激振动系统简化为质量-弹簧-阻尼模型，引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程，通过计算出流场作用于柱体的瞬时升力与阻力，并基于UDF程序求解运动微分方程同时运用动网格技术实现流

船舶力学 2016年9期2016-05-15

基于一种固体区域迭代算法的圆柱涡激振动数值计算

域迭代算法的圆柱涡激振动数值计算章大海，石凡奇，王 君，郝木明（中国石油大学（华东）化学工程学院，山东青岛266580）利用Fluent平台的用户自定义程序（UDF）以及动网格模型，实现了圆柱运动方程的一种迭代求解算法，分别对层流、湍流状态下，弹性支承圆柱体在一定约化速度下的涡激响应进行了数值模拟，探讨了不同阻尼比对涡激响应的影响。结果表明：采用该迭代求解算法对弹性支承圆柱涡激振动的预测结果较为合理；随着阻尼比的逐渐增加，初始支振幅、升阻力系数时程曲线将由

船舶力学 2016年4期2016-05-04

振荡来流下柔性立管涡激振动响应特性试验研究

荡来流下柔性立管涡激振动响应特性试验研究王俊高，付世晓，许玉旺，宋磊建（上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240）在顶部浮体的带动下，悬链线立管的动力响应会诱发其周围产生相对来流，而这种振荡来流将激励立管悬垂段产生“间歇性”的涡激振动。文章在海洋工程水池中对不同最大约化速度URmax、KC数组合下的振荡来流作用下的柔性立管开展模型试验研究，利用光纤应变片测量模型的涡激振动响应。结合模态分析与小波变换对试验数据进行分析，讨论并总结了最大约化速度U

船舶力学 2016年4期2016-05-04

大跨度变截面连续钢箱梁桥涡激振动线性分析法

截面连续钢箱梁桥涡激振动线性分析法秦 浩1,2， 廖海黎2， 李明水2(1.西华大学流体及动力机械教育部重点实验室, 四川 成都 610039; 2.西南交通大学风工程试验中心， 四川 成都 610031)涡激力沿主梁跨向具有偏相关性，基于Scanlan涡激力经验线性模型，假定涡激振动风速下，整个梁段涡脱频率锁定，提出适用于变截面连续梁桥的三维涡激力经验线性模型，从而建立节段模型与变截面梁实桥之间涡激振动幅值之间的关系。通过变截面梁几个典型位置截面的节段模

振动工程学报 2015年6期2015-05-08

分离式双箱梁斜拉桥涡激振动试验研究 ——以港珠澳江海直达船航道桥为例

离式双箱梁斜拉桥涡激振动试验研究
——以港珠澳江海直达船航道桥为例何晗欣1，宋宏敏2，李加武3(1.西安建筑科技大学土木工程学院， 陕西西安710055；2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司， 陕西西安710075；3.长安大学公路学院， 陕西西安710064)为了研究分离式双箱梁斜拉桥的涡激振动特性，以港珠澳江海直达船航道桥为研究对象,以风洞试验为研究手段，分析加风障、增设不同开槽率的中央底板、改变腹板角度和增设导流板等气动措施对主梁涡激振动特性的影响

广西大学学报（自然科学版） 2015年1期2015-03-17

刚度系数对圆柱涡激振动漩涡脱落模态的影响

宗瑞雪涡激振动现象出现在许多工程领域中，如海洋输油管、桥梁、飞机机翼等结构的涡激振动。涡激振动经常会对工程结构产生严重的破坏，以至于造成严重的后果，带来巨大的人员伤亡和财产损失。因此，几十年来，人们对于涡激振动的研究一直未停止过，并取得了大量的成果。通过将圆柱简化成二维的质量弹簧系统，采用动网格技术，利用CFD软件进行仿真计算，是当前研究圆柱涡激振动问题的常用方法。本文基于CFX软件，采用 κ－ω SST湍流模型对固定雷诺数、不同刚度条件下的圆柱涡激振动漩

现代国企研究 2015年20期2015-01-18

大直径浮式结构涡激振动的数值模拟*

266100）对涡激振动的研究由来已久，主要针对物体在一定速度的流体中，其尾流产生交替的涡泄，导致物体两侧压强的交替变化，从而引起结构的振动，对于Spar平台等大直径浮式结构，尾流的涡旋脱落周期较长，且其自身刚度远远大于系泊系统的刚度，发生涡激振动时，其运动幅度以壳体的整体运动为主，这种振动称为涡激运动（Vortex－Induced Motion，VIM）。目前海洋工程方面，主要是针对立管和海底管线等大长细比的柔性结构进行涡激振动研究［1－2］。但是，对于

中国海洋大学学报（自然科学版） 2014年9期2014-10-16

振荡来流下柔性立管涡激振动“分时特性”试验研究

，深海柔性立管的涡激振动呈现出多模态参与、随机性强等特点。因此，准确地预报立管在实际海洋环境中的所受的载荷及动力响应一直是海洋工程领域中的重要课题。关于柔性立管涡激振动的预报方法，主要分为两种:基于强迫振荡试验的经验模型预报和模型试验。比较有代表性的经验预报模型有Vandiver等［1］开发的SHEAR7和Larsen等［2］开发的VIVANA。经验模型基于强迫振荡试验得到的水动力系数，利用能量平衡迭代计算预报立管涡激振动。由于实际海洋环境与实验环境差异较

振动与冲击 2014年21期2014-09-18

大跨度双幅连续钢箱梁桥涡激振动特性风洞试验研究

遇风速下存在发生涡激振动可能。自塔科马大桥(Tacoma Bridge)发生风毁以来[1]，大跨度桥梁包括悬索桥、斜拉桥等抗风问题为桥梁工程界所关注。连续梁桥由于跨度小，刚度大等特点，通常认为其抗风性能较好，对其抗风研究较少。随桥梁建设发展，连续梁桥跨度越来越大，在常遇风速(5～20 m/s)下发生涡激振动桥梁屡有报道[2-4]，尤其2010年俄罗斯伏尔加河连续梁桥在低风速下发生的“波浪式起伏”涡激振动，振幅高达40～70 cm，足已影响大桥的使用性能。涡

振动与冲击 2014年14期2014-09-07

钢悬链式立管涡激振动流固耦合非线性分析方法研究

9）钢悬链式立管涡激振动流固耦合非线性分析方法研究刘 娟1，2，黄维平1（1.中国海洋大学山东省海洋工程重点试验室，青岛 266071；2.青岛农业大学建筑工程学院，青岛 266009）随着油气资源勘探和开发活动不断向深海发展，钢悬链式立管（SCRs）成为深海浮式生产系统油气输送的首选立管，涡激振动是钢悬链式立管设计的核心问题。运用柔性索理论，采用具有弯曲刚度的大挠度细长梁模型模拟SCR，并根据提出的钢悬链式立管非锁定区考虑流固耦合的两向涡激振动模型，研究

振动与冲击 2014年3期2014-05-25

新型深水多立柱FDPSO涡激运动研究进展

张力系统及立管的涡激振动［8-9］等开展了研究和技术论证.多立柱FDPSO概念提出不久，目前尚有诸多关键技术亟待突破，多立柱FDPSO非线性涡激特性及运动稳定性机理研究就是其中之一.FDPSO作为一种多立柱顺应式平台，由于平台底部环形浮箱的存在、上下游多立柱流场之间的影响、独特的升沉补偿系统及水动力特性等决定了其涡激运动及运动稳定性问题更为复杂.2 多立柱海洋平台绕流特性研究平台绕流特性及水动力性能预报是其涡激运动研究的基础，但相关研究较少，多立柱绕流可提

江苏科技大学学报(自然科学版) 2014年5期2014-03-07

悬浮隧道锚索涡激振动影响因素分析

柔性海洋结构物，涡激振动（Vortex Induced Vibration，VIV）是此类结构物疲劳损坏的根源，锚索系统的涡激振动分析是悬浮隧道结构分析的重要组成部分。根据aimy线性微幅波理论，波浪力随着水深成指数衰减，悬浮隧道一般置于水下30m左右，此深度锚索的波浪力与水流力相比为微量［3］。因此，本文简化处理只考虑均匀流诱发的漩涡导致锚索动力响应。随着计算流体力学（CFD）和多场耦合技术的发展，涡激振动的预报模式出现了2个分支：1）基于经验参数模式；

土木与环境工程学报 2013年3期2013-03-05

涡激振动抑制装置海上试验研究＊

中海油研究总院）涡激振动抑制装置海上试验研究＊贾 旭 矫滨田 朱伟亮（中海油研究总院）采用涡激振动抑制装置是降低深水立管涡激振动响应，保证立管安全运行的有效措施之一。根据涡激振动抑制装置特点和深水海洋环境条件，提出了深水立管涡激振动抑制装置海上试验方案、样管尺寸、试验船舶机具及布置，并通过数值分析确定了拖曳速度、悬挂重物重量、拖曳钢缆等试验参数，对立管长度、外径及壁厚进行了校核。深水立管涡激振动抑制装置海上试验在我国东海海域已顺利实施，取得了满意的试验结果

中国海上油气 2012年5期2012-09-25

Comparative Analysis of Vortex Induced Nonlinear Vibration of Casing Pipe under Three Different Boundary Conditions

界条件下隔水套管涡激非线性振动的分析研究管义锋，谷家扬
（江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江212003）考虑流及波流联合作用，研究了套管的涡激非线性振动.将套管简化为梁模型，考虑3类不同的边界条件，计及莫里森非线性流体动力和涡激荷载，建立套管的涡激振动方程。应用克雷洛夫函数求解套管的固有频率和模态，采用了计算涡激非线性动力响应的迦辽金方法。以东海勘探3号钻井隔水套管为例，研究了不同边界条件下流引起的主共振和波流联合引起的组合共振。计算结果表明：

船舶力学 2011年12期2011-06-22

宽高比为4的矩形断面涡激振动响应数值模拟

 410082）涡激振动是由于结构尾流区旋涡脱落所引起的一种振动现象，具有强迫、自激、限幅等特点，是一种典型的非线性振动现象。实际工程结构如桥梁结构、天线、索结构、热交换管及钻井平台立管等都有可能发生涡激共振现象，若设计不当则会在气流作用下产生大幅涡激振动，从而引起结构疲劳或影响结构的使用性能，因此必须予以重视。钝体绕流和涡激振动在理论研究和工程实际中都有着很重的意义，现有的研究成果大多是通过试验得到的［1，2］，钝体结构涡激振动的数值模拟研究相对较少。N

振动与冲击 2011年11期2011-02-12