柔性圆柱涡激振动流体力系数识别及其特性

作     者：徐万海 马烨璇 罗浩 栾英森 Xu Wanhai;Ma Yexuan;Luo Hao;Luan Yingsen

作者机构：天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 

基　　金：国家自然科学基金(51379144 51479135 51579175 51679167) 国家自然科学基金创新研究群体科学基金(51621092) 国家重点基础研究计划(973计划)(2014CB046801)资助项目 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2017年第49卷第4期

页      码：818-827页

摘      要：涡激振动是诱发海洋立管、浮式平台系泊缆和海底悬跨管道等柔性圆柱结构疲劳损伤的重要因素.目前,海洋工程中用于柔性圆柱涡激振动预报的流体力系数主要来源刚性圆柱横流向受迫振动的实验数据,存在一定缺陷和误差.本文综合考虑横流向与顺流向振动耦合作用,建立了柔性圆柱涡激振动流体力模型,运用有限元法和最小二乘法确定升力系数、脉动阻力系数和附加质量系数.为了准确识别柔性圆柱涡激振动流体力系数,设计并开展了拖曳水池模型实验,实验用柔性圆柱模型的质量比为1.82,长径比为195.5.通过与刚性圆柱流体力系数对比,深入分析了柔性圆柱流体力系数的特性.结果表明:柔性圆柱在一阶模态控制区,流体力系数随约化速度变化趋势与刚性圆柱大致相似;二阶模态控制区,升力系数和脉动阻力系数显著增大;附加质量系数在响应频率较低时与振动位移的相关性增强;当响应频率较低时,振动位移较大区域为能量耗散区,当响应频率较高时,振动位移较大区域为能量输入区.

主 题 词：柔性圆柱 涡激振动 升力系数 阻力系数 附加质量系数 

学科分类：08[工学] 0815[工学-矿业类] 0805[工学-能源动力学] 081503[081503] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-16-263

馆 藏 号：203254988...