振荡剪切流中柔性管的涡激振动

在海洋水池中开展了张力柔性管在振荡剪切流中的涡激振动（VIV）试验。模型直径 28.41 mm，长 3.88 m。试验在旋转试验装置上进行，以模拟振荡剪切流条件。试验管一端固定，一端受迫谐波振荡，以模拟不同幅值与周期组合的振荡剪切流，Keulegan-Carpenter（$KC$）数从 $25$ 到 $160$，以及五种约化速度 $Vr$ 从 $6$ 到 $14$。沿试验管布置光纤布拉格光栅（FBG）应变传感器以测量弯曲应变，并采用模态分析方法确定 VIV 响应。对横流（CF）方向的 VIV 响应进行了研究。结果表明，振荡剪切流下的 VIV 表现出振幅调制与滞回现象。相较于振荡均匀流诱导的 VIV，振荡剪切流诱导的 VIV 中斯特劳哈尔数更小。分析了振荡剪切流中 VIV 的发展过程，并提出了临界 $KC$ 以描述振荡剪切流下调制 VIV 的发生。