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新型多立柱式spar平台涡激运动特性研究 - 海洋工程
第３３卷第 １期 海 洋 工 程 Ｖｏｌ. ３３ Ｎｏ. １
２０１５年１月 ＴＨＥ ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｊａｎ. ２０１５
文章编号:１００５￣９８６５(２０１５)０１￣００１４￣１０
新型多立柱式 Ｓｐａｒ平台涡激运动特性研究
苏云龙ꎬ杨建民ꎬ吕海宁ꎬ彭 涛
(上海交通大学 海洋工程国家重点实验室ꎬ上海 ２００２４０)
摘 要:通过数值模拟和模型试验方法对一新型的Ｓｐａｒ平台———多立柱式Ｓｐａｒ平台的涡激运动特性进行研究ꎮ 平台硬舱为
四根圆柱方形阵列布置加方形中心井的形式ꎬ各柱间会产生复杂的相互干扰ꎬ不同于常规的单立柱Ｓｐａｒ平台或半潜式平台ꎬ
因此对其开展相应的涡激运动研究具有重要意义ꎮ 研究主要关注的是不同来流角、不同流速下平台的涡激运动特性ꎮ 通过
涡激运动时的横荡运动、水平面内运动轨迹、首摇运动和水动力系数及绕流流场的分析ꎬ可得:在折合速度约为６~８范围内ꎬ
＝
平台横荡运动存在明显的“锁定”现象(０°来流角无侧板时“锁定”范围约为Ｕ ７~１０)ꎮ 在０°来流角下较高流速时ꎬ减涡侧板ｒ
对涡激运动有明显的抑制效果ꎮ 平台的运动轨迹近似与平台硬舱截面的对角线平行(０°来流角除外)ꎬ这不同于常规的单立
柱Ｓｐａｒ平台ꎮ 此外ꎬ试验中还观察到较明显的首摇运动ꎮ 涡激运动时各柱间绕流存在复杂的相互干扰ꎬ而在柱后形成共同的
涡结构ꎮ
关键词:多立柱式Ｓｐａｒ平台ꎻ涡激运动ꎻ模型试验ꎻ数值计算
中图分类号:Ｐ７５１ 文献标志码:Ａ ＤＯＩ:１０.１６４８３/ ｊ.ｉｓｓｎ.１００５￣９８６５.２０１５.０１.００２
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｖｏｒｔｅｘ￣ｉｎｄｕｃｅｄ ｍｏｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｍｕｌｔｉ￣ｃｏｌｕｍｎ Ｓｐａｒ ｐｌａｔｆｏｒｍ
ＳＵ ＹｕｎｌｏｎｇꎬＹＡＮＧＪｉａｎｍｉｎꎬＬＶ ＨａｉｎｉｎｇꎬＰＥＮＧＴａｏ
(Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｃｅａｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏ Ｔｏｎｇ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ ２００２４０ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｖｏｒｔｅｘ￣ｉｎｄｕｃｅｄ ｍｏｔｉｏｎｓꎬＶＩＭꎬｏｆ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｍｕｌｔｉ￣ｃｏｌｕｍｎ Ｓｐａｒ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ. Ｔｈｅ ｈａｒｄ ｔａｎｋ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｆｏｕｒ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｒａｎｇｅｄ ｉｎ ａ ｓｑｕａｒｅ ｓｈａｐｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｗｅｌｌ.
Ｃｏｍｐｌｅｘ ｆｌｏｗ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎ ｈａｐｐｅｎ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｃｏｌｕｍｎｓ. Ｔｈｉｓ ｓｐｅｃｉａｌ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ａｎｙ ｋｉｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ
ｓｉｎｇｌｅ￣ｃｏｌｕｍｎ Ｓｐａｒ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ ｏｒ Ｓｅｍｉ￣ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｓꎬｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｎｄ ｍｅａｎｉｎｇｆｕｌ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ
ｒｅｌａｔｅｄ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ＶＩＭ ｏｆ ｉｔ. Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｅａｄｉｎｇｓꎬｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｓｔｒａｋｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ
ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏｃｋ￣ｉｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｉｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｗｉｔｈ ｒ
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