技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋深水浮筒平臺(tái)的研究方法，具體涉及一種深水浮筒平臺(tái)的自激振蕩分析方法。

背景技術(shù)

深水浮筒平臺(tái)(Spar)的硬艙外壁焊有控制渦激運(yùn)動(dòng)的螺旋板，造成了浮筒平臺(tái)橫截面的幾何形狀不對(duì)稱，且直徑較大。當(dāng)平臺(tái)發(fā)生橫流向運(yùn)動(dòng)(渦激運(yùn)動(dòng)或波浪引起的橫流向運(yùn)動(dòng))時(shí)，流體與平臺(tái)的相對(duì)速度不再垂直于平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向，產(chǎn)生了攻角，從而引起橫流向的升力，該升力是攻角的函數(shù)，當(dāng)流速為常量時(shí)，攻角隨平臺(tái)橫流向速度的變化而變化，因此，由攻角的形成而產(chǎn)生的升力和拖曳力是交變的流體力，這就造成平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的加劇，這種由平臺(tái)自身運(yùn)動(dòng)而引發(fā)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被稱為自激振蕩。目前，浮筒平臺(tái)的自激振蕩沒有被普遍認(rèn)識(shí)，浮筒平臺(tái)的流致振蕩僅僅被解釋為渦激運(yùn)動(dòng)(Vortex?Induced?Motion，縮寫為VIM)。

自激振動(dòng)是結(jié)構(gòu)由于自身的初始擾動(dòng)而從外界吸收能量并持續(xù)振動(dòng)的一種運(yùn)動(dòng)形式。目前的理論認(rèn)為，浮筒平臺(tái)的橫流向運(yùn)動(dòng)僅僅是渦旋脫落引起的，因此，稱之為“渦激運(yùn)動(dòng)”。但是，采用渦激振動(dòng)的理論和方法計(jì)算浮筒平臺(tái)的橫流向運(yùn)動(dòng)與試驗(yàn)室模型試驗(yàn)結(jié)果相差較大。因此，目前浮筒平臺(tái)的橫流向運(yùn)動(dòng)只能采用模型試驗(yàn)來研究。但是，由于試驗(yàn)條件的限制，即便是采用試驗(yàn)手段也不能得到滿意的結(jié)果。因?yàn)椋壳白钌畹脑囼?yàn)水池只有10米深，那么，3000米水深的平臺(tái)只能作300∶1的模型試驗(yàn)，這樣大比例的流體試驗(yàn)將造成嚴(yán)重失真，因?yàn)椋也坏侥軌驖M足相似關(guān)系的試驗(yàn)介質(zhì)。通常水池試驗(yàn)只能采用水，這就造成試驗(yàn)介質(zhì)的密度超出應(yīng)滿足的相似關(guān)系的27000000倍，且系泊系統(tǒng)如果縮尺1/300，也沒有可用的材料來替代。因此，浮筒平臺(tái)的流致振蕩數(shù)值模擬研究仍是個(gè)沒有解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出浮筒平臺(tái)的自激振蕩理論，并基于結(jié)構(gòu)的自激振動(dòng)理論建立浮筒平臺(tái)的自激振蕩分析方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種深水浮筒平臺(tái)的自激振蕩分析方法，建立的自激振蕩分析模型如下：

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