船舶与海洋工程

项目概述

本文采用模型实验方法，在澳门新浦新京5197网站深水实验池中开展双向剪切流作用下串列双柔性立管流致振动实验。通过旋转驱动装置模拟南海内孤立波次生双向剪切流场，最大流速0.3-1.4m/s，对应约化速度6-32。实验设置3、5、8三种管间间距比，覆盖近场干涉区与远场干涉区。基于模态叠加法重构立管全场位移响应，并结合快速傅里叶变换、小波变换及希尔伯特-黄变换对幅值、频率、相位差和混沌特性进行分析。

项目创新点

本文创新点主要体现在：

1.开展了双向剪切流作用下串列双柔性立管的流致振动实验研究。区别于现有局限于均匀流或单向剪切流的串列立管研究，本研究针对南海内孤立波诱发的双向剪切流这一特殊流场，通过定制旋转装置复现实测流速剖面，填补了复杂流场与多管耦合交叉领域的研究空白。

2.发现了串列布置下顺流向振幅异常增强现象。传统涡激振动研究中顺流向振幅通常远小于横流向，本研究发现在近尾流干涉区高约化速度下，串列立管顺流向无量纲振幅可达单管的近6倍，与横流向振幅量级相当，揭示了尾流干涉对顺流向振动的显著放大效应。

3.揭示了管间相位差随间距比的“同相—反相—同相”演化规律。系统分析了横流向两管间振动相位差随间距比的变化特征，发现相位差在频率转换区发生交替变化，呈现出“同相—反相—同相”的演化模式，为理解管间干涉模式的转变机制提供了关键实验证据。

项目成果及应用前景

本文探索了双向剪切流场中串列双柔性立管的涡激振动与尾流致振动的耦合机理，揭示了不同间距比下管间干涉效应。研究成果可为南海深水立管群设计、疲劳寿命评估及振动抑制提供理论依据和实验数据支撑。