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.

摘要：海洋工程中柔性圆柱结构疲劳破坏的主要诱因是海流引起的涡激振动。垂直来流作用下柔性圆柱涡激振动研究已取得诸多成果,然而在实际工程中,圆柱轴向与海流并不完全垂直,存在一定倾斜角度。针对这种普遍现象,学术界提出了倾斜圆柱涡激振动的不相关原则,但其正确与否至今存在争议。本文设计了室内模型实验,开展了长径比350,雷诺数800~16 000,质量比1.9,倾斜角度为15°的柔性圆柱涡激振动实验,通过对比垂直圆柱与小倾角倾斜圆柱的实验结果发现,在模态转化区域外不相关原则适用于小倾角倾斜柔性圆柱涡激振动分析,同时观测到在模态转化区倾斜圆柱更容易激发高阶模态。