【摘 要】
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海洋立管常在局部长度上加装浮力块等附属物以改善力学性能,其形状为阶梯圆柱。现有针对阶梯圆柱涡激振动特性的研究较为不足,本文对均匀流场中雷诺数Re=450～6000范围内的阶梯圆柱涡激振动进行了试验研究。对于孤立圆柱情况,考虑了大直径段覆盖率R、直径比D/d、长细比L/D等因素的影响;对于串列布置情况,考虑了间距比s/D、外形相位等因素的影响。研究发现了阶梯圆柱涡激振动中的“双锁定”现象:在同步区间
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海洋立管常在局部长度上加装浮力块等附属物以改善力学性能,其形状为阶梯圆柱。现有针对阶梯圆柱涡激振动特性的研究较为不足,本文对均匀流场中雷诺数Re=450～6000范围内的阶梯圆柱涡激振动进行了试验研究。对于孤立圆柱情况,考虑了大直径段覆盖率R、直径比D/d、长细比L/D等因素的影响;对于串列布置情况,考虑了间距比s/D、外形相位等因素的影响。研究发现了阶梯圆柱涡激振动中的“双锁定”现象:在同步区间内,阶梯圆柱振动频率随折合流速的增加先后锁定在两个频率上,且第一锁定频率略低于第二锁定频率。“双锁定”现象的产生和不等直径段泄涡随折合流速的增加依次与结构振动锁定有关。当R=25%～75%时,结构响应中出现了“过渡分支”。对于串列布置的阶梯圆柱（上游圆柱固定）,间距比s/D的变化将引起柱间流动模式的转变,继而影响下游圆柱的振动特性。根据研究结果可划分为3个间距比区域:（1）小间距比区域;（2）临界间距比区域;（3）大间距比区域。其中,在临界间距比区域内,下游阶梯圆柱的振动在大、小间距比两种响应模式之间转变。在外形反相条件下,下游阶梯圆柱在小间距条件下（s/D=2和4）发生尾流驰振（WIV）。尾流驰振由上游圆柱剪切层的重附着点从下游圆柱一侧向另一侧的切换激发。
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