柔性立管涡激振动抑制装置试验研究_高云.pdf

振动与冲击
第33卷第14期JOUＲNALOFVIBＲATIONANDSHOCKVol．33No．142014
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柔性立管涡激振动抑制装置试验研究

高云，付世晓，宋磊建
(上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240)

摘要:为深入研究带螺旋列板的柔性立管涡激振动响应特性，进行立管螺旋列板抑制装置的拖曳水池试验。由
拖车拖动立管产生来流测得应变数据，基于模态叠加法获得立管位移响应等参数。分析螺旋列板抑制装置的螺距变化，
系统研究不同螺旋列板状态下立管应变、位移响应等参数。结果表明，流向响应与横向响应同样重要不可忽略;裸管响应
特性与带螺旋列板的立管响应特性区别较大，响应特性与螺旋列板几何形状紧密相关。
关键词:柔性立管;涡激振动;螺旋列板;响应特性
中图分类号:O357文献标志码:ADOI:10．13465/j．cnki．jvs．2014．14．014

ExperimentalinvestigationonthesuppressiondeviceofVIVofaflexibleriser
GAOYun，FUShi-xiao，SONGLei-jian
(StateKeyLaboratoryofOceanEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)

Abstract:LaboratorytestswereconductedonthehelicalstrakesofariserinordertofurtheriMprovethe
understandingoftheresponseperforManceofVIVoftheriserwithhelicalstrakes．TheexperiMentwasaccoMplishedina
towingtankandtherelativecurrentwassiMulatedbytowingtheflexibleriserinonedirection．BasedontheModal
superpositionMethod，thedisplaceMentresponseswereobtainedbyMeansoftheMeasuredstrains．Thestrakeswith
differentpitcheswereanalyzed，andtheresponseparaMeterslikestrainresponseanddisplaceMentresponsewerestudied．
Theanalysisindicatesthatthein-lineresponseisasiMportantasthecross-flowresponse．Theresultsalsoshowthatthe
responsecharacteristicsofabarerisercanbequitedistinctfroMthatofariserwithhelicalstrakes，andtheresponse
perforMancedependsonthegeoMetricalconfigurationofthehelicalstrakesclosely．
Keywords:flexibleriser;vortex-inducedvibration(VIV);helicalstrake;responseperforMance

据立管弯曲刚度及内部张力比值大小可分为刚性抑制立管产生涡激振动方法有主动控制、被动控
立管、柔性立管。以往研究大多基于刚性立管，但随立制两种。被动控制因方便实现，在海洋工程领域广泛
管工作水深的增加，对柔性立管的研究愈加重视。立应用。螺旋列板(Strake)装置可抑制涡激振动。TriM
管在一定来流下在两侧会形成交替漩涡，漩涡脱落客等［2］对细长柔性立管在横向(CrossFlow，CF)、流向(In
引起立管周期性横向、流向振动。当漩涡泄放频率接Line，IL)螺旋列板装置抑制效率进行分析。Vandiver
近立管固有频率时便会锁定，使立管产生大幅度危险等［3－5］通过三种不同分布形式的螺旋列板试验研究结
涡激振动且易致其疲劳损伤。立管的涡激振动响应研果表明，Strake装置可有效降低立管振动响应及主导频
究主要分三种，即试验研究、半经验模型研究及数值研率。Allen等［6］对抑制装置几何形状及抑制效率进行
究。立管数值研究虽有优点但亦存在不足之处。数值分析。杨加栋等［7］介绍螺旋列板的设计、加工制作及
研究结果与试验结果存在较大差异，尤其对涡激振动安装方法。吴浩等［8］通过总结被动控制抑制装