近壁圆柱涡激振动抑制装置

近壁抑制振幅

该装置利用近壁效应显著抑制涡激振动振幅，为近壁圆柱结构振动控制提供新方案。

Chen, Guanghao · Alam, Md Mahbub · 周玉 · 朱红钧 · 及春宁 · 王军雷 · Islam, Md. Didarul · Zeinoddini, M.

Ocean Engineering 2025

具体参数

壁面间隙比 e∗

{'zh': '0.1–1.6', 'en': '0.1–1.6'}

间距比 L/d

{'zh': '1.0–5.5', 'en': '1.0–5.5'}

折合流速 Ur

{'zh': '2–22', 'en': '2–22'}

上游圆柱直径比

{'zh': '0.4', 'en': '0.4'}

技术优势

近壁抑制振幅

当壁面间隙比 e∗ < 0.6 时，近壁效应增强附加质量并抑制涡脱落，从而使振动振幅显著降低。

上游柱能降振

通过调整上游固定小圆柱与下游圆柱的间距比 L/d，可以改变尾流干扰，从而调节振动响应，在合适的间距下抑制振动。

改变振动模式

壁面接近可以使振动从 VE+G（涡激振动+驰振）转变为 VE–G（分离的涡激振动和驰振），从而避免某些不利的大幅振动。

应用场景

• 海洋立管振动控制：通过近壁布置和上游小圆柱干扰，抑制立管涡激振动，延长疲劳寿命。
• 海底管道设计：指导设计近壁管道的间距与间隙，降低振动幅度，减少疲劳损伤风险。
• 近壁结构减振：利用壁面效应被动抑制振动，无需额外主动控制，适用于工程中的近壁圆柱结构。