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《spar平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵特性研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、Spar平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵特性研究進(jìn)展王穎,楊建民,楊晨俊(上海交通大學(xué),上海200030)摘要:介紹了目前國(guó)際上Spar平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)研究的概況,并從渦激運(yùn)動(dòng)的形成機(jī)理、渦激運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特征、渦激運(yùn)動(dòng)抑制方法、渦激運(yùn)動(dòng)研究及預(yù)報(bào)方法等幾個(gè)方面對(duì)其關(guān)鍵特性進(jìn)行了詳細(xì)闡述,提出了這一課題未來研究方向的有關(guān)建議。關(guān)鍵詞:Spar平臺(tái);渦激運(yùn)動(dòng);減渦側(cè)板;CFD;模型試驗(yàn)中圖分類號(hào):P75文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AREVIEWONTHESTUDYOFSPARVORTEX2INDUCEDMOTIONSKEYCHARACTERISTICYANGJian2
2、min,YANGChen2junWANGYing,(ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Thispaperreviewstherecentstudiesrelatedtosparvortexinducedmotionphenomenon,andpresentssomekeypointsonthevortexsheddingmechanism,theresponsecharacteristics,thesuppressionmethod,themod
3、eltestandCFDsimulationindetail.Andsomesuggestionsforfurtherstudiesinthisfieldareproposed.Keywords:sparplatform;vortexinducedmotions;helicalstrake;CFD;modeltest引言0在工程各界,對(duì)物體在空氣、水等流體介質(zhì)中渦激振動(dòng)(Vortex2InducedVibrations,VIV)現(xiàn)象的研究由來已久。渦激振動(dòng)是在一定速度的來流中,由物體背后交替瀉渦導(dǎo)致的脈動(dòng)壓力而引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)
4、,可能發(fā)生在不同的結(jié)構(gòu)上,如橋梁、電纜、工廠的煙囪、海洋管線等。在海洋工程領(lǐng)域中,目前研究比較廣泛、成果較多的是海洋平臺(tái)立管及海底管線等大長(zhǎng)細(xì)比柔性結(jié)構(gòu)物的渦激振動(dòng)。而Spar平臺(tái)作為近十年間才問世并得到廣泛應(yīng)用的大尺度海洋平臺(tái),一方面,它的大吃水柱狀主體結(jié)構(gòu)決定了它在一定的流場(chǎng)條件下產(chǎn)生漩渦脫落,從而根據(jù)渦激振動(dòng)原理,也將產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的特性;另一方面,它相對(duì)較小的縱橫比、整個(gè)結(jié)構(gòu)體的剛性特征,以及作為海洋平臺(tái)特有的漂浮、錨泊和水動(dòng)力性能,又使得它在漩渦脫落的作用下,顯示出與海洋立管等細(xì)長(zhǎng)體完全不同的運(yùn)動(dòng)特征。Spar平
5、臺(tái)的柱形主體在強(qiáng)流作用下引起漩渦脫落,從而產(chǎn)生大幅的水平運(yùn)動(dòng),增加立管及錨泊系統(tǒng)的載荷[1]。為了區(qū)別于一般的渦激振動(dòng),將Spar平臺(tái)這種獨(dú)有的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)稱為渦激運(yùn)動(dòng)(Vortex2InducedMotions,VIM)。Spar平臺(tái)的渦激運(yùn)動(dòng)(VIM)是渦激振動(dòng)(VIV)中的一個(gè)特例,它的響應(yīng)幅值很大,周期較長(zhǎng)。自從這種特殊的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)在安裝于墨西哥灣的Spar平臺(tái)上發(fā)生并引起重視,海洋工程領(lǐng)域便誕生了一收稿日期:2007-12-29基金項(xiàng)目:國(guó)家863重大項(xiàng)目課題(2006AA09A107)作者簡(jiǎn)介:王穎(19822),女,
6、博士生,從事船舶與海洋工程方面的研究?！?·中國(guó)海洋平臺(tái)第23卷第3期個(gè)新的研究課題。目前,國(guó)際上的一些研究機(jī)構(gòu)已相繼開展關(guān)于Spar平臺(tái)渦激運(yùn)動(dòng)的研究。相對(duì)于其排水量來說,Spar平臺(tái)水線面小,重心低,這使得Spar平臺(tái)擁有極好的穩(wěn)性,并且對(duì)波浪激勵(lì)具有較小的響應(yīng)。這些優(yōu)良性能使得Spar平臺(tái)很快得到業(yè)界的認(rèn)可并進(jìn)入繁榮發(fā)展的時(shí)代。但是與其他類型的海洋平臺(tái)相比,Spar平臺(tái)在強(qiáng)流作用下容易發(fā)生渦激運(yùn)動(dòng)這一特性決定了在設(shè)計(jì)和研究過程中必須對(duì)相關(guān)方面進(jìn)行更加嚴(yán)密的考慮。自從第一座Spar平臺(tái)安裝于墨西哥灣以來,Spar平臺(tái)主體
7、的形狀已從單獨(dú)的“常規(guī)式”(ClassicSpar)概念進(jìn)化產(chǎn)生“桁架式”(TrussSpar)和“多柱式”(CellSpar)等概念,所有這些不同形式的Spar平臺(tái)在一定的來流條件下都可能發(fā)生渦激運(yùn)動(dòng)。觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,有些已安裝并投入使用的Spar平臺(tái)在較高流速下已出現(xiàn)過渦激運(yùn)動(dòng)幅值高于設(shè)計(jì)期間預(yù)計(jì)值的情況[1]。例如,2001年4月發(fā)生在墨西哥灣的Millennium渦流作用下,安裝在墨西哥灣GreenCanyonBlock205的ChevronTexacoGene2sisSpar平臺(tái),經(jīng)歷了比錨泊及立管系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)預(yù)報(bào)值
8、大得多的渦激運(yùn)動(dòng)———最大的響應(yīng)幅值達(dá)到了主體直徑的40%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在百年一遇渦流中最大響應(yīng)幅值17%的設(shè)計(jì)預(yù)報(bào)值[2]。對(duì)于海洋結(jié)構(gòu)物來說,渦激運(yùn)動(dòng)會(huì)增加錨鏈和立管的疲勞破壞,縮短總體疲勞壽命,增加結(jié)構(gòu)物上的總阻尼。對(duì)于錨泊系統(tǒng)和立管設(shè)計(jì)來講,Spar平臺(tái)的渦激運(yùn)動(dòng)的估計(jì)非常重要,這是因
