近日，我院安全科学与工程学科博士研究生胡鹏基在隔水管三维VIV特性研究方面取得重要进展，相关研究成果《考虑平台运动与管土耦合的顶张式立管三维VIV特性》（Three-dimensional VIV characteristics of the top-tensioned riser considering platform motion and pipe-soil coupling）发表在《Ocean Engineering》。《Ocean Engineering》是海洋工程领域的国际顶级期刊，目前影响因子为5.0。论文第一作者为博士研究生胡鹏基，通讯作者为刘秀全教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和通讯单位，该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、工信部高技术船舶科研项目及“泰山学者”青年专家计划等项目的联合资助。
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在以往的涡激振动（VIV）分析中，隔水管的上下边界通常被过度简化为固支约束，这导致对VIV响应的不准确预测。考虑平台运动和非线性管土耦合作用，建立了顶张立管的三维涡激振动模型。采用Van der Pol尾流振子计算VIV水动力，采用p-y曲线法计算非线性土壤抗力。基于Newmark-β法与四阶龙格-库塔法提出了一种考虑上下边界扰动的隔水管VIV分析方法。采用数值案例证实了该方法的有效性，并研究了平台运动和管土耦合对隔水管涡激振动特性的影响。
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平台运动及管土耦合对隔水管均方根位移的影响 |
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平台运动及管土耦合对隔水管均方根位移的影响 |
结果表明，高振幅的平台纵摇及横摇运动使隔水管的振动姿态偏离了标准模态振型。平台升沉运动对VIV特性的影响很小，因为几乎所有的隔水管轴向位移由张紧器补偿。考虑管-土耦合作用后，隔水管底部约束减弱，隔水管底部的VIV幅值增加且VIV频率略有降低。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.119626
