局部海洋附着物对内外流耦合作用下顶张力立管的动力学特性影响研究

来源：振动与冲击杂志2025年第21期北京时间：

作者：廖洋洋,，谢雅娟,,，唐和生thstj,

单位：1.同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室，上海200092；2.同济大学结构防灾减灾工程系，上海200092；3.安徽建筑大学经济与管理学院，合肥230601

摘要：顶张力立管（Top-tensioned riser, TTR）作为一种重要的海洋结构物，广泛应用于海上石油平台和海底设施中，其动力学特性直接影响着结构安全性和使用寿命。TTRs常受到海洋附着物（如海藻、贝类等）的影响，附着物的分布和质量对立管的动力学行为产生了重要影响。本文通过高斯函数来表征附加质量分布，基于Hamilton原理建立了内、外流耦合作用下的分布式质量-顶张力立管动力学方程。结合有限差分法（空间域）和4阶Runge-Kutta法（时间域）来实现动力学方程的求解。分析了不同质量比α= 0.25、0.5、0.75、1和不同分布位置μ= 0.1: 0.1: 0.9的局部附加质量对内、外流耦合作用下顶张力立管动力学特性的影响。研究结果表明，局部质量能抑制所在位置的位移响应，且合理的附加质量分布（μ= 0.2、0.3、0.7、0.8、0.9），能显著抑制内流所激发的第4阶模态响应，从而使得TTR的振动形态变得稳定。<br>

关键词：涡激振动；顶张力立管；局部附加质量；内、外流耦合；动力特性