仙人掌形截面柔性圆柱体涡激振动抑制研究

海洋立管是连接海面作业平台和海底井口的长细柔性结构,在海流的作用下容易发生涡激振动。为此,设计了脊高为0.04 D(D 是圆柱截面直径)、不同脊数的仙人掌形截面的柔性圆柱体,并研究其对涡激振动的抑制效果。首先对约化速度4~8范围内双自由度运动的圆形截面和仙人掌形截面圆柱体涡激振动进行模拟,并分析不同约化速度下仙人掌形截面相对于圆形截面对柔性圆柱体的抑振效果;然后利用波流水槽试验验证数值模拟结果。研究结果表明:数值模拟与水槽试验结果较为接近;脊数为8、脊高为0.04 D 的仙人掌形截面圆柱体横流向微应变的均方根值比圆形截面最大可降低44%;R8-4型仙人掌截面具有较好的振动抑制效果,而R20-4型仙人掌截面不具有振动抑制效果。研究结果证明了仙人掌形截面可以有效抑制柔性圆柱体的涡激振动。