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随着中国经济的发展,对石油的需求量与日俱增,对海洋石油资源的开采也向着深海发展。海洋立管作为连接海洋平台与海底的输送管道,其在海洋波、流的作用下将产生涡激振动现象,并且由于立管内部存在气液多相流流动,立管的动力学特性将变得十分复杂。因此,本论文选题有重要的科学意义与工程价值。 在回顾和总结了国内外关于严重段塞流和涡激振动研究进展的基础上,本论文就立管内部含有单相流动和多相流动情况下的涡激振动响应特性进行了实验研究,开展了以下几方面的研究工作: 在第二章中,对实验系统与设备进行了的介绍,并且陈述了数据处理中所需要用到的信号分析方法,包括经验模态分解和小波变换等。 在第三章中,针对立管内含有单相流体流动时的涡激振动特性进行了实验研究。研究表明,当立管内部加入水时,立管的固有频率会减小,而且水的流速越大,立管的固有频率越小。在流向上,立管以固有频率为振动主频;在横向上,当涡泄频率小于立管的固有频率时,立管将以涡泄频率作为主振频率进行振动;当涡泄频率接近立管的固有频率时,将发生锁定现象,主振频率变为固有频率附近的某一个频率;当涡泄频率大于立管的固有频率后,立管的主振频率改变为自身的固有频率。 在第四章中,针对立管内含有气液多相流体流动时的涡激振动特性进行了实验研究,主要针对立管内部含有严重段塞流的情况进行了分析。研究发现,当存在严重段塞流时立管的振动规律将发生变化。实验结果初步表明,严重段塞流的压力波动将会对立管的振动位移产生一定影响,液体的流速将会对振动幅值产生影响,而气体的速度对立管振动的影响很小。