深水钻井隔水管柱自激振动响应分析

摘要

基于RNG k-ε湍流模型与动网格技术，针对隔水管在海洋环境中的实际雷诺数范围，对管柱涡激振动进行数值模拟。数值模拟再现了圆柱响应的三个分支：初始分支、高幅分支与低幅分支，与经典实验吻合良好，同时清晰地捕捉到了漩涡泄放的2S模式与2P模式。研究发现在解锁区内存在一个振幅显著低于低幅分支且大小稳定的响应分支，其响应频率仍锁定在固有频率上，称之为“超低幅分支”。在低幅分支与超低幅分支中，发现升力系数中存在高阶频率；升力系数中高阶频率的出现是导致圆柱响应由高幅分支向低幅分支转变的主要原因。