一种尾流立管的脉动拖曳力确定方法

摘要

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。该方法考虑了上游立管涡街对尾流立管脉动拖曳力幅值和尾流立管涡旋脱落频率的影响，并采用迭代方法计算时域的脉动拖曳力，从而建立了一个尾流立管的流固耦合时域脉动拖曳力计算方法，解决了尾流立管脉动拖曳力的计算问题，为尾流立管的顺流向涡激振动与疲劳设计分析提供了时域分析的途径和依据。

主权项

1.一种尾流立管的时域脉动拖曳力确定方法，其特征在于：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$\mathrm{FD}=\frac{C_D\mathrm{\rho D}{(U-\stackrel{·}{u})}^2}{2(1-{\lambda }^{-p})}\cos ({\bar{\omega }}_{s}t+\pi )+\frac{1}{2}{C}_D\mathrm{\rho D}(U-\stackrel{·}{u})|U-\stackrel{·}{u}|-\frac{{\pi }^2}{4}\mathrm{\rho D}\stackrel{··}{u}$b)涡旋泄放锁定区$\mathrm{FD}=\frac{C_D\mathrm{\rho D}{(U-\stackrel{·}{u})}^2}{2(1-{\lambda }^{-p})}\cos (2{\bar{\omega }}_{s}t+\pi )+\frac{1}{2}{C}_D\mathrm{\rho D}(U-\stackrel{·}{u})|U-\stackrel{·}{u}|-\frac{{\pi }^2}{4}\mathrm{\rho D}\stackrel{··}{u}$式中，FD--脉动拖曳力；C_D--拖曳力系数；ρ--流体密度；λ--上下游立管轴线之间的距离L与直径之比L/D；D--尾流立管直径；U--流体流速；--尾流立管顺流向振动速度；--考虑尾流干涉的涡旋泄放频率，其中，St为斯特罗哈数；t--时间；ü--尾流立管顺流向振动加速度；p，b--由试验确定的系数；针对尾流立管顺流向振动速度和加速度，采用迭代方法对以上公式进行计算，分别得到非涡旋泄放锁定区和涡旋泄放锁定区的脉动拖曳力。