[发明专利]一种尾流立管的脉动拖曳力确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋深水立管的研究方法，具体涉及一种尾流立管的脉动拖曳力确定方法。

背景技术

脉动拖曳力是圆柱体受到的流体流动方向上的一种交变流体荷载，由于流体的流速是恒定的，因此，脉动拖曳力是圆柱体尾流处的涡旋泄放引起的。对于弹性圆柱体而言，脉动拖曳力将使圆柱体产生沿着流体流动方向的振动。而对于刚性圆柱体，脉动拖曳力并不引起圆柱体振动。这就是说，不论圆柱体是否振动，脉动拖曳力始终是存在的。

对于顺流向排列的两根立管，从上游立管脱落的涡旋在尾流处形成涡街，从而对尾流立管产生干扰。同时，尾流立管自身的涡旋泄放也受到上游立管涡街的影响而改变其频率和强度。因此，尾流立管的顺流向涡激振动强度远远大于孤立的单根立管。这个现象已被国内外的专家学者注意到，并开展了相应的研究。图1是本发明发明人的研究结果，其中下方的曲线为尾流立管的脉动拖曳力时程，虚线是单根立管的脉动拖曳力时程，中间的曲线是上游立管的脉动拖曳力时程。从图中可以明显地看出，尾流立管的脉动拖曳力远远大于单个孤独立管和上游立管。这将使尾流立管产生大幅度的顺流向振动，从而引起较大的疲劳损伤。但是，现有技术尚没有尾流立管脉动拖曳力的计算方法。因此，现行的立管涡激振动与疲劳设计不考虑立管的顺流向振动，计算结果偏于不安全。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种尾流立管的脉动拖曳力确定方法，为尾流立管的顺流向涡激振动与疲劳设计分析提供时域分析的途径和依据。

本发明的技术方案如下：一种尾流立管的时域脉动拖曳力确定方法，分为非涡旋泄放锁定区和涡旋泄放锁定区，建立的脉动拖曳力时域模型如下：

a)非涡旋泄放锁定区

FD=CDρD(U-u·)22(1-λ-p)cos(ω‾st+π)+12CDρD(U-u·)|U-u·|-π24ρDu··]]>

b)涡旋泄放锁定区