涡激致顶张力立管双频参量共振研究

研究了涡激力作用导致顶张力立管基于双频激励的参量共振机理。随着海洋油气开发走向深水，参量共振成为深海立管设计面临的挑战之一。立管系统一旦发生参量共振，将因应力过大或疲劳损伤而发生破坏，造成油气泄漏从而带来环境污染和重大经济损失。顶张力立管受涡激力作用产生横向运动，引起轴向张力波动，满足一定条件时，立管将发生参量共振。目前研究多以单频外激励探讨立管的马修不稳定性，而实际激励为多频叠加，因此双频外激励被提出并被应用于对立管参量稳定性的探讨。研究建立了顶张力立管非线性耦合的运动方程，并推导了多频激励马修方程，采用布勃诺夫－伽辽金法求解有阻尼马修方程，对比分析了单频和双频激励对顶张力立管参量稳定性的影响，探讨了双频激励马修方程设计深海顶张力立管参量稳定性的应用。研究表明：涡激致顶张力立管产生轴向应力波动，进而导致立管系统发生参量共振的现象值得设计人员关注；此外，实际工程设计中激励函数的选取，对被研究系统参量稳定性特性以及阻尼特性的预测具有决定性影响。？