作者:崔少敏; 熊海荣; 王乐芹 期刊:《化学工程与装备》 2019年第12期
在不平整海床上铺设的海底电缆可能会出现自由悬跨。悬跨海缆是否发生涡激振动取决于管道处的水流速度和悬跨参数。当漩涡泄放频率接近海缆固有频率的时候,能量从水流传递到海缆上,被称作锁定的涡激振动发生。此振动的振幅约为海缆直径大小。本文分别介绍了海缆悬跨简单计算方法和考虑不同参数下的严格计算方法,最后给出了疲劳计算的方法。
作者:单强; 刘辉; 周二彪; 胡奎; 李光应; 黄国 期刊:《山西建筑》 2020年第04期
具有较大长细比的钢管构件容易发生涡激振动。对于主导风向常年固定的地区,提出沿钢管通长方向布置一块条形扰流板来抑制涡振的方法。扰流板与风向的夹角是影响减振效果的关键参数,采用数值模拟的方法对这一关键参数进行研究。
作者:曾要争; 喻梅 期刊:《四川建筑》 2019年第05期
某大跨度钢箱梁悬索桥主梁风嘴短而钝,0°、+3°及+5°攻角下出现了明显的竖向涡激振动。文章提出通过TMD方案抑制主梁竖向涡振,给出了最优参数,并对TMD抑制效果进行了评价;对比了采用TMD后主梁的舒适度。结果表明,风攻角的变化会使涡振锁定风速和振幅均产生变化;通过迪克曼指标和杰奈威指标评价了对比了采用TMD前后主梁上行人的舒适度,表明采用TMD不仅可以抑制主梁竖向涡振同时可以满足行人的舒适度要求。
作者:祝志文; 陈魏; 李健朋; 杨赢; 袁涛 期刊:《中国公路学报》 2019年第10期
为研究多塔斜拉桥中塔加劲索涡激振动时域和频域特性,对多根加劲索开展了振动加速度测量和风速、风向观测,研究了加劲索振幅与风速和风向的关系,分析了加速度时程的时域和频域特征。采用解析模态分解法对加劲索涡激振动加速度时程进行了分解,分析了所得分量的时域和频谱特征。研究发现,在无雨和较低风速条件下,同侧并列加劲索仅迎风侧发生明显涡激振动,其峰值振动是以频率为6.25 Hz的第28阶模态主要参与为特征,为高阶多模态涡激振...
作者:韩春杰; 郭明; 王祥旭; 闫铁 期刊:《化工自动化及仪表》 2019年第12期
海洋钻井隔水管在连接海上钻井平台和海底井口中起着至关重要的作用,为了避免隔水管因产生涡激振动而造成疲劳失效,对于隔水管的横向振动和固有频率分析尤为重要。通过对隔水管横向振动微元的受力分析求解隔水管的横振方程,并采用分离变量法求解隔水管固有频率。具体算例表明:隔水管的自身性质会影响其固有频率,所以在不同海况下及时调整不同类型的隔水管和顶部张力可以有效避免隔水管产生涡激振动。
作者:王伟; 毛昭勇; 宋保维; 田文龙; 丁文俊; 张婷颖 期刊:《船舶力学》 2020年第01期
涡激振动是一种在海洋工程领域普遍存在的流固耦合物理现象,易导致海洋立管等结构物发生疲劳损伤或失稳。本文为抑制涡激振动而提出一种附加轴向板条的方案,采用非定常流体数值计算方法求解分析不同分布形式下的轴向板条对海洋立管涡激振动特性的影响。首先定义轴向板条的分布形式;采用Newmark-β法求解立管双自由度振动方程并编写UDF,计算采用k-ω/SST湍流模型,并结合动网格技术模拟立管的振动过程。研究结果表明,轴向板条对海洋立...
作者:李江涛; 吴志强; 王远岑; 张祥云 期刊:《船舶力学》 2019年第10期
为研究深海立管的涡激振动现象,本文在其流固耦合非线性动力学模型中考虑了流体阻尼的平方非线性特性以及结构惯性耦合。基于一阶Galerkin模态离散方程,通过特征值计算分析了流速对系统稳定性的影响,通过Poincaré映射方法分析了流速对响应非线性特征(频率、幅值)的影响。结果表明:涡激振动锁频区范围,可用无阻尼情况下的耦合颤振区来估计;锁频区左右两侧均存在双稳态现象,左侧为概周期运动与锁频运动共存,右侧为锁频运动与小幅周期...
作者:李小超; 罗旋; 徐伟; 黄筱云; 陈龙 期刊:《大连理工大学学报》 2020年第01期
流激振动水流动能转换装置多柱体阵列涉及复杂的尾流激振问题,其运行时柱体振动具有高阻尼、高雷诺数特征.基于雷诺平均Navier-Stokes方程,结合SST k - ω 湍流模型和任意拉格朗日-欧拉流固耦合动网格控制方法建立串列双圆柱尾流激振数值模型,重点考察小间距比(两圆柱中心距离与圆柱外径之比)、 高阻尼、高雷诺数条件下串列双圆柱的尾流激振特性.计算时间距比分别为1.5、2、3、4、20,振动圆柱阻尼比为0.12,雷诺数范围为 17 000~98 0...
作者:娄敏; 冯健; 王艳红 期刊:《船舶工程》 2019年第07期
顺应式垂直通路立管(CVAR)是一种处于研究阶段的新型立管类型,该立管在海流作用下会产生涡激振动,在平台垂荡运动作用下会产生参数激励振动。为研究参数激励的影响,引入尾流振子模型模拟漩涡脱落对立管的作用,同时考虑浮式平台升沉运动产生的参数激励,建立CVAR参激-涡激联合振动方程,获取联合作用下的动力响应,并与纯涡激振动响应进行对比。结果表明,在相同流速下CVAR中部涡激振动幅值最大,流速增大会导致涡激振动频率增大,发生高...
作者:刘俊; 高福平 期刊:《力学学报》 2019年第06期
柱体涡激振动是典型的流固耦合问题,其响应规律大多是在升速流动和远离壁面条件下获得的.而自然环境流动通常不断经历升速和降速过程,近壁面柱体的涡激振动可呈现与远离壁面柱体不同的响应特征.本研究结合大型波流水槽,设计了具有微结构阻尼的柱体涡激振动装置.基于量纲分析,开展系列水槽模型实验,通过同步测量柱体涡激振动位移时程和绕流流场变化,研究了升降流速作用下柱体涡激振动触发和停振的临界速度(即上临界和下临界速度)变...
作者:隋国策; 段梦兰; 武晓东 期刊:《动力学与控制学报》 2019年第06期
通过实验研究给出了细长圆柱体涡激振动行波的动力学特征.实验是在拖曳水池中进行.为了能在拖曳水池宽度有限的情况下出现行波,采用实验模型为0.006m直径、3.31m长度的铝管,模型长径比超过了500.拖车拖动模型以最高1.5m/s的速度在水槽中行进.模型一端采用2.5kg的砝码来提供端部张力.给出了评估行波在整个振动波中所占比例的方法.该方法采用行波圆来拟合模型空间振幅的分布.实验结果显示,在给定的拖车速度范围内,出现了行波振动,并...
作者:何张峰; 魏塬; 刘树林 期刊:《机械设计与制造工程》 2020年第01期
结合真实海况数据,分别采用Pierson-Moskowitz波浪谱法和三参数威布尔分布对波浪、海流数据进行处理。将处理后的数据代入DNVGL-RP-F105规范提供的响应模型,计算不同组合海况下悬跨管道的涡激振动(VIV)响应应力以及响应频率。然后根据响应应力和响应频率,按照Palmgren-Miner线性疲劳损伤累积理论对悬跨管道的疲劳寿命进行校核。最后以某输气管道为算例进行计算,给出了海底管道疲劳寿命的计算方法和计算流程。
作者:厉曈曈; 梁伟; 安晨; 段梦兰 期刊:《石油科学通报》 2017年第04期
现有深水隔水管涡激振动模型都以等截面圆柱体为假设推导得出,但是实际隔水管系统的截面随着水深而变化,因此只有建立隔水管系统水深方向截面变化的涡激振动模型,才能更加准确地反映隔水管系统的动力特性。本文将涡激振动模型与尾流振子非线性模型结合,建立了变截面深水钻井隔水管系统涡激振动模型,并提出一种快速、精确的基于广义积分变换法(GITT)的任意变截面钻井隔水管系统动力学行为的半解析预测方法。文中以3 000 m超深水隔水...
作者:孔令滨; 张火明; 陈阳波; 方贵盛 期刊:《中国计量大学学报》 2017年第02期
涡激振动是造成深海立管疲劳乃至失效的重要因素之一,会严重影响立管的使用寿命.现采用数值模拟的方法对深海顶张式立管的涡激振动及其抑制方法进行了研究.即利用有限元软件ABAQUS模拟了立管在不同流速下裸管和安装螺旋侧板的不同实例,得到其横向位移响应.结果表明,裸管条件下,当约化速度4.5〈V,〈6时,出现“锁振”现象,造成立管振动响应加强.此外,在安装螺旋侧板后,立管发生共振的临界流度从0.2m/s变为0.6m/s,...
作者:刘清友; 毛良杰; 周守为; 王国荣; 黄鑫; 付强; 刘正礼 期刊:《海洋工程装备与技术》 2015年第06期
基于光纤光栅测试技术开展了隔水管力学行为的实验研究,运用相似理论确定了隔水管实验模型的基本参数。确定了光纤光栅传感器的布置方法。给出了基于光纤光栅测试技术的数据处理方法,开展了均匀流作用下的隔水管涡激振动实验研究。通过研究得到以下结论:光纤光栅测试技术可应用于隔水管力学行为实验研究中;实验条件下,流向的振动频率是横向的2倍,且横向的振幅明显比流向的振幅大。所应用的方法对于实验室研究隔水管力学行为实验具...
作者:端木玉; 陈建平; 万德成 期刊:《海洋工程装备与技术》 2019年第01期
深海立管系统排布密集,立管之间的相互干涉问题广泛存在。基于自主开发的深海立管涡激振动求解器viv-FOAM-SJTU,以标准问题为基础,研究了阶梯来流下,不同串列立管间距对上游和下游立管涡激振动的影响。数值模拟的立管间距从立管直径的1倍变化至4倍。计算结果表明:上游立管几乎不受立管间距的影响,其振动模态与孤立管相同,同为4阶;下游立管由于串列立管间的干涉作用,其振动模态比上游立管低,不同间距下均表现为3阶。下游立管受立管...
作者:赵帆; 刘洋; 时晨 期刊:《海洋工程装备与技术》 2018年第B10期
海洋立管作为连接海洋浮式平台与海底井口的重要通道,在波浪和海流的作用下易发生涡激振动。海洋石油开采生产系统经常采用密集布置的立管群,使海洋立管的涡激振动变得更加复杂。本文针对三种不同的圆柱体截面形状:圆形截面、仙人掌型截面和装有螺旋列板的截面,分别进行了孤立圆柱体和2×2布置的4根圆柱体组成的圆柱体群模型的涡激振动水槽试验。研究在不同流速下,采用孤立圆柱体和圆柱体群布置时三种截面形状对立管涡激振动响应的...
作者:陈刚; 程永明; 徐爱进; 王钰涵 期刊:《海洋工程装备与技术》 2018年第03期
立柱式平台(Spar平台)是一款适合深水及超深水应用的新型浮式平台,适于中国南海油气资源钻探、开发及生产。钢悬链线立管(SCR)因其结构简单、经济可靠,得到了广泛的应用。SCR的涡激振动(VIV)疲劳损伤关系到SCR及整个平台生产的安全。结合中国南海的环境条件,研究了用于Spar平台的SCR的涡激振动。主要介绍了立管的布置和形态,给出了18英寸(1英寸≈2.54cm)立管的VIV疲劳分析结果,并对关键参数进行了敏感性分析,为工程化立管...
作者:钟庆; 王嘉松; 谷斐; 乔信起; 黄震 期刊:《煤炭技术》 2010年第09期
采用k-ω湍流模型数值模拟并风洞试验研究了利用分离盘抑制隔水管涡激振动的效果。对加装0~2倍分离盘直径的隔水管系统,在雷诺数30 000情况下所进行的计算与实验表明:模拟结果与实验的结果吻合较好,分离盘对隔水管具有明显的升阻力及频率控制效果;当分离盘长度是1~2倍直径时(L/D=1~2),数值模拟与风洞试验都表明减阻效果可达25%~30%,数值模拟减升效果可达25%~76%以上。
作者:刘小兵; 李少杰; 陈帅; 张胜斌 期刊:《世界桥梁》 2018年第02期
为研究气动干扰对大间距并列双钝体箱梁的三分力系数和涡振特性的影响,给这类箱梁静风荷载取值和涡振抗风设计提供参考,根据某并列双钝体箱梁桥跨中断面,制作节段缩尺模型,通过测压和测振风洞试验,测试大间距并列双钝体箱梁的三分力系数和涡振特性,并与单幅钝体箱梁的三分力系数和涡振特性进行对比。结果表明:当1≤D/B≤6(D为双箱梁的净间距,B为单箱梁宽),风攻角为-10°~10°时,气动干扰对并列双钝体箱梁三分力系数的影...