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立管是海洋油气开发中连接海底井口与海面平台的关键部件,通常处于恶劣的海洋环境条件中,因此在波浪和海流的作用下容易发生涡激振动。随着深海油气开发的不断发展,容易引起立管疲劳破坏的涡激振动更加不可忽略。目前,国内外学者主要采用三维数值方法研究单一海洋立管的涡激振动特性,而对更加符合实际情况的配置浮筒的立管的涡激振动特性的研究还较少见诸于文献当中。本文主要运用数值模拟方法研究了在不同浮筒覆盖率下海洋立管的涡激振动特性。并将数值模拟结果与模型试验结果进行对比,来验证本文中流固耦合模拟配置浮筒海洋立管涡激振动方案的可行性。结果表明,浮筒覆盖率越大,立管RMS响应幅值越大。在不同的浮筒覆盖率的情况下,海洋立管的主要振动响应频率与浮筒所支配的涡旋频率和裸管所支配的涡旋频率有关。由于配置浮筒海洋立管包含多个不同直径的部分,不同直径部分的升力和拖曳力会出现竞争现象,立管在均匀流中可能会出现多个响应频率。在浮筒覆盖率较小的情况下,立管主要响应受直径较小的裸管区域支配,产生高频振动;反之,浮筒覆盖率较大的情况下,立管则主要受直径较大的浮筒区域支配,进行低频运动。同时浮筒覆盖率的变化也明显的影响了立管的涡旋发放。以上数值模拟结果基本与模型试验结果相似,从而验证了此方案的可行性。本文还运用重力相似准则将配置浮筒的海洋立管原型缩尺,之后再用与上述研究类似的方法对其进行数值模拟。通过对模拟结果的分析,主要观察了配置浮筒立管和裸管的振动响应,并且从立管响应频率和RMS位移分析了两者在不同预张力下的振动情况,而且将两者的结果进行了对比,所得的振动响应频率基本上符合斯托哈尔数规律,并且涡旋脱落紊乱,立管的RMS位移与上章的结论相吻合。本文对配置浮筒的海洋立管涡激振动特性的数值模拟为以后的深入研究提供了一定的参考。