该文研究顶张力立管参激-涡激耦合振动计算方法和动力特性。考虑立管顶端动边界条件,建立顶张力立管模型,研究其在剪切流中的涡激振动响应和参激-涡激耦合振动响应。提出立管的动力响应分析方法,分析参数激励对立管横向涡激振动的影响。结果表明,立管的横向振动响应频率存在0.5倍参激亚谐成分,参数激励对于立管横向振动具有重要影响。

本文基于Fluent软件,建立具有多种设计振幅的内孤立波数值水槽,通过质量源造波方法实现对内孤立波的模拟,与物理实验结果及理论结果进行对比分析,利用软件自带的监测功能在对大振幅内波进行模拟时获取波致流场数据,结合改进的Morison方程计算内孤立波对顶张力立管的作用,基于欧拉–伯努利梁模型利用有限元法分析其动力响应。结果表明,本文采用的质量源造波方法下的模拟结果,与实验及理论吻合较好,在大振幅内孤立波作用下,立管位于上层流体中的部分所受到的来自内孤立波的水平作用力相比于位于下层流体中的部分大了许多,而在内孤立波作用下的顶张力立管发生的变形和产生的应力都很大,在波谷到达立管时应力与变形达到最大。