考虑艏摇的半潜式平台涡激运动试验研究

魏东泽， 白兴兰， 常 爽

(1. 浙江海洋大学 港航与交通运输学院， 舟山 316022； 2. 中国海洋大学 船舶与机电工程学院， 青岛 266000)

流体流经Spar平台、半潜式平台等海洋结构物时，会在柱体后方形成周期性脱落的涡街，从而引起海洋结构物的周期性运动，这种运动即为涡激运动(VIM)。由于平台的涡激运动会引起与之相连的系泊系统和海洋立管的疲劳损伤甚至破坏，所以，进行浮式平台涡激运动特性研究和立管疲劳损伤预报方法研究是十分必要的。涡激运动问题早已引起国内外众多学者的关注，早期研究多集中在立管等细长圆柱体的涡激振动问题上，主要包括质量比对VIV特征的影响[1-2]、两自由度VIV的耦合关系[3-4]以及对于VIV问题提出新的分析方法[5-8]，其中最有代表性的为Willamson教授及其团队的试验研究[9-13]。自从涡激运动现象在Spar平台被观测到以来[14]，学者们逐渐将研究重点转移至平台的涡激运动问题上，并更加关注立柱截面形状对结构涡激运动特性的影响，在数值模拟方面，Cui等[15]通过求解斯托克斯方程的方法探讨了纵横比为1和0.5的方形截面柱体在不同来流方向下的涡激振动特性，结果表明方柱与圆柱涡激振动显著不同的特性之一为方柱在一定情况下会发生驰振现象，并且来流方向和方柱截面的纵横比对于驰振现象是否发生以及发生的约化速度范围均有影响；Odijie等[16]利用流体力学软件ANSYS AQWA对立柱截面为正方和长方形的半潜式平台进行了数值模拟研究，结果表明两截面形状的半潜式平台在约化速度2～12的范围内均会发生涡激运动，但横向响应最大幅值出现在不同的约化速度工况下，并且不规则波对横向运动起到一定的抑制作用；……