内外流耦合作用下柔性立管振动响应特性研究OA北大核心CSTPCD

柔性立管广泛应用于海洋油气等矿产资源的输送,在内部流体与外部海流的夹击下极易产生复杂的振动响应,一旦发生疲劳失效,就会造成严重的环境污染。在循环水槽中开展了单相内流与非线性剪切外流耦合作用下悬链线型柔性立管的振动响应测试,采用高速摄像非介入测试方法捕捉了悬链线型柔性立管的振动位移。通过改变非线性剪切外流的约化速度(U_(r)^(m)=3.55~44.69)和内流流速(u_(i)=0.674~1.651 m/s),分析了内流流速对柔性立管振动响应的影响规律,剖析了不同流动工况下平面外振幅、振频的时空响应特性及振动模态的演变。实验结果表明:与纯外流激发的涡激振动相比,内流的存在使柔性立管的振幅增大,且振动模态转换发生在更低的约化速度,随着内流流速的增大,相邻模态间发生模态转换的临界约化速度越来越低;在本实验测试工况下,当柔性立管在纯外流作用下发生锁频振动时,振动模态没有发生改变,而在外流涡激振动处于模态过渡区时,内流的输送易使高阶模态在更低的约化速度时出现。