[发明专利]一种深水浮筒平台的自激振荡分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋深水浮筒平台的研究方法，具体涉及一种深水浮筒平台的自激振荡分析方法。

背景技术

深水浮筒平台(Spar)的硬舱外壁焊有控制涡激运动的螺旋板，造成了浮筒平台横截面的几何形状不对称，且直径较大。当平台发生横流向运动(涡激运动或波浪引起的横流向运动)时，流体与平台的相对速度不再垂直于平台的运动方向，产生了攻角，从而引起横流向的升力，该升力是攻角的函数，当流速为常量时，攻角随平台横流向速度的变化而变化，因此，由攻角的形成而产生的升力和拖曳力是交变的流体力，这就造成平台运动的加剧，这种由平台自身运动而引发的往复运动被称为自激振荡。目前，浮筒平台的自激振荡没有被普遍认识，浮筒平台的流致振荡仅仅被解释为涡激运动(Vortex Induced Motion，缩写为VIM)。

自激振动是结构由于自身的初始扰动而从外界吸收能量并持续振动的一种运动形式。目前的理论认为，浮筒平台的横流向运动仅仅是涡旋脱落引起的，因此，称之为“涡激运动”。但是，采用涡激振动的理论和方法计算浮筒平台的横流向运动与试验室模型试验结果相差较大。因此，目前浮筒平台的横流向运动只能采用模型试验来研究。但是，由于试验条件的限制，即便是采用试验手段也不能得到满意的结果。因为，目前最深的试验水池只有10米深，那么，3000米水深的平台只能作300∶1的模型试验，这样大比例的流体试验将造成严重失真，因为，找不到能够满足相似关系的试验介质。通常水池试验只能采用水，这就造成试验介质的密度超出应满足的相似关系的27000000倍，且系泊系统如果缩尺1/300，也没有可用的材料来替代。因此，浮筒平台的流致振荡数值模拟研究仍是个没有解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提出浮筒平台的自激振荡理论，并基于结构的自激振动理论建立浮筒平台的自激振荡分析方法。

本发明的技术方案如下：一种深水浮筒平台的自激振荡分析方法，建立的自激振荡分析模型如下：

(m+ma)u··+cu·+ku=12ρD(U-u·)[(U-u·)C‾D(α)+|U-u·|CD′]]]>