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在建导管架平台圆管风致涡激振动及减振研究
1.引言
导管架平台圆管的涡激振动和减振是海洋工程领域中的热门研究方向。在海洋工业中，圆管设计最为常见，用于各种不同类型的海洋结构，如管道、孔隙衬套、气体输送管道和海洋石油平台。对于这些管道，其长期运作需在严格的环境条件下，包括海上浪况、风速等影响因素，导致圆管产生涡激振动和产生共振现象。这些现象降低结构的的寿命和使用性能，并导致结构损坏和维护成本的增加，所以需要对此进行深入研究。
2.涡激振动及机理
涡激振动是由于管道周围的流体运动（涡）与管道的固有频率相互作用而产生的周期性震动。涡激振动的机理是在流体通过圆管时，管外会洋溢出稀薄的气体层，形成一个不稳定的环流。当环流达到一定的速度和频率，会激起管道周围的压力波，压力波在管道中传播形成振动。当管道和环流固有频率匹配时，振动将会不断增强，导致共振和损坏。
3.减振措施
为了解决这些问题，需要采取一些措施对圆管的涡激振动和共振进行优化。一些常见的措施如下：
（1）改变材料性质：改变圆管的钢材、FRP等材料，以提高圆管的强度和结构刚度。
（2）加装阻尼器和减振器：该措施主要分为两类，一是于圆管周围加装人工材料，如加装涂层、颗粒物等，改变外在流体场；二是于圆管本身的结构进行改善，如在圆管表面加装颗粒物、沟通、鳍片、质量和导流装置等。
（3）调整管道排布：将原本单根管道改变为多根钻管排布，并且调节间距和方向，采用斜向排布方式，可以在一定程度上减小管道的共振。
（4）数值模拟和实验研究：通过数值模拟和实验研究的方法对圆管涡激振动和共振进行分析、评估和改进。
4.研究进展
目前涡激振动和减振的研究已经取得了一系列的进展，主要在以下几个方面：
（1）基于数值模拟的分析研究：通过计算流体力学方法，对圆管周围的流体流动和压力变化进行逐步分析和处理，为圆管的涡激振动寻找解决方案。
（2）加装阻尼器和减振器的研究：通过实验和模拟，探究加装阻尼器和减振器对圆管振动和涡激振动的影响和效果，不断提高其减震效果。
（3）探索新颖的减振措施:作为减振措施的新途径，近年来还有不少研究学者致力于探究采用柔性杆和压电陶瓷等材料来减轻涡激振动的方法。
（4）实际结构中的应用研究：在实际建设中，对于圆管涡激振动和共振的解决方案进行探索和应用，
5.总结
圆管涡激振动是管道在海洋环境中应用的常见问题，针对此问题通过改变材料性质、加装阻尼器和减振器、调整管道排布和数值模拟等多种手段减小涡激振动和共振的影响。现行业上已有许多应用该措施进行实践的成功案例，这些表明涡激振动和共振的研究是一个开发空间较广的领域，在以后的实践应用中有着广泛的前景。