羽翼形隔水管涡激振动抑制装置实验研究_李子丰.pdf

 振动与冲击 第 39 卷第 9 期JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCKVol．39 No．9 2020 基金项目国家自然科学基金 51674220; 51490653 收稿日期2018 －12 －13修改稿收到日期2019 －01 －12 第一作者 李子丰 男， 博士， 研究员， 1962 年生 E- mailzfli ysu． edu． cn 羽翼形隔水管涡激振动抑制装置实验研究 李子丰，宋广明，陈雁玲，李银朋 燕山大学 石油工程研究所，河北 秦皇岛066004 摘要基于鸟类翅膀尾缘锯齿外形的仿生学研究， 提出了一种带有双羽翼形飘带结构的海洋钻井隔水管涡激振 动抑制装置。对裸圆柱模型和带有不同尾缘外形、 不同长度双飘带结构的圆柱模型进行水流模拟实验， 应用粒子图像测 速技术测量模型的尾迹流场， 得到相应的尾迹流线图和涡量图。通过比较分析得 双飘带结构能有效减少水流中圆柱模 型后方的旋涡， 且飘带尾缘外形能影响圆柱周围的流场， 尾缘锯齿形飘带可使旋涡的产生滞后。飘带长度为圆柱直径四 倍左右时对旋涡的抑制效果较好。因此， 羽翼形涡激振动抑制装置能有效抑制水下隔水管的涡激振动。 关键词隔水管;涡激振动;抑制;尾缘锯齿;粒子图像测速 PIV 中图分类号TH212;TH213． 3文献标志码ADOI 10． 13465/j． cnki． jvs． 2020． 09． 003 Experimental study on the bird- wing shaped suppression device for the vortex- induced vibration of risers LI Zifeng，SONG Guangming，CHEN Yanling，LI Yinpeng Petroleum Engineering Institute，Yanshan University，Qinhuangdao 066004，China AbstractBased on the bionics study on trailing- edge serrations of some birds，a vortex- induced vibration suppression device for marine risers was put forward with double bird- wing shaped streamers． The water flow simulation experiment was pered on the model of a bare cylinder model and cylinder models with different trailing edge profiles and different lengths of streamers，and the wake flow field of the model was measured using the particle image velocimetry． By comparing the corresponding wake streamline diagrams and vorticity diagrams，the following conclusions were found． The double streamers structure can effectively reduce the vortex behind the cylindrical model in the water flow，and the trailing edge profiles of streamers can affect the flow field around the cylinder． When using trailing edge serrated streamers，the generation of vortex will lag． When the length of the streamers are about four times the diameter of the cylinder，the effect of vortex suppressing is better．Therefore，the bird- wing shaped vortex- induced vibration suppression device for risers is efficient and of good working perance． Key words marineriser; vortex- inducedvibration; suppression; trailing- edgeserrations; particleimage velocimetry PIV 随着深水油气资源的不断勘探与开发， 海洋钻采 设备的作业工况越来越复杂， 其中隔水管是薄弱易损 且必不可少的海洋钻采设备。海流引起的涡激振动 Vortex- induced vibration， VIV 是导致其疲劳破坏的重 要因素 ［1- 5 ］。为此， 国内外许多学者研究和设计了一些 抑制隔水管等水下圆柱结构涡激振动的方法和装置。 目前， 国际上主要采用被动控制法， 即通过在管体外添 加一些结构或直接改变管体或浮力块外表造型， 以改 变隔水管等水下作业圆柱体的绕流场， 从而抑制其涡 激振动 ［6- 7 ］ 1 对螺旋列板和整流罩的研究和应用较 多 ［8- 12 ］。螺旋列板虽然能有效抑制涡激振动， 但会产生 更高的阻力， 对于隔水管柱的强度存在不利影响 ［13- 15 ］; 整流罩也存在设计难度较大、 成本较高等问题， 因此有 学者致力于对整流罩的改进。 2 一些学者对固定的 双扰流板结构进行了研究。Schaudt 等设计了一种具 有两个固定的扰流板结构的双鳍分流器， 并通过模型 对比实验发现其具有较好的涡激振动抑制特性， 且所 受阻力小于螺旋列板和整流罩， 但该装置整体结构较 复杂; Assi 等 ［16 ］通过实验发现， 绕圆柱旋转的两个固定 的平行板结构能有效抑制水流中圆柱模型的涡激振 动。 3 另有一些学者对柔性扰流结构 飘带结构 进 行了探索， 并研究了该结构的长度对涡激振动抑制效 ChaoXing 果的影响。Kwon 等 ［17 ］设计了一种带有三个呈 120分 布的飘带的减阻装置， 并进行了模型的水流实验， 研究 表明该装置能降低水流对垂直管的各个方向的阻力; 梁盛平等 ［18 ］提出仿鱼尾结构的涡激振动抑制装置， 并 进行了风洞实验， 探究了柔性鱼尾长度和抑制效率的 关系; 许博涵等 ［19 ］利用附属柔性分离盘对圆柱涡激振 动控制问题进行了风洞实验， 发现在圆柱附属柔性分 离盘后， 共振区的范围更加靠后且更大， 附属柔性分离 盘长度的不同对圆柱的振动影响也不同。 4 还有一 些学者研究了多孔外罩对于圆柱扰流的影响。Allen 等 ［20 ］设计了一种多孔罩， 并通过实验验证了其对水流 中隔水管涡激振动抑制作用的有效性; 魏峥等 ［21 ］通过 风洞实验研究了覆盖多孔介质对圆柱绕流的影响， 发 现多孔介质能有效降低涡脱落频率、 减小尾迹区速度、 减弱剪切层的不稳定性、 增大涡的形成长度。上述文 章通过实验分别验证了双扰流板结构、 柔性扰流结构、 多孔外罩对水下圆柱结构涡激振动抑制作用的有效 性， 有些设计出了相应的抑制装置结构， 但还有进一步 研究和设计的空间。 本文在上述涡激振动抑制装置的研究基础上， 参 考一些学者对一些鸟类羽翼的尾缘锯齿扰流特性的仿 生研究 ［22- 23 ］， 设计了一种带有两个羽翼形飘带、 两个可 转动分流板以及多孔罩的新型隔水管涡激振动抑制装 置， 并搭建了水流实验台进行了相关模拟实验， 结合 PIV 技术对其结构进行分析。 1羽翼形隔水管涡激振动抑制装置的设计 1． 1设计依据 长耳鸮等夜行性鸮具有“静音飞行” 能力， 其翅膀 在滑翔时尾缘形成锯齿状 见图 1 ， 能够影响翅翼气 流尾迹和尾涡特性， 与细小羽毛簇共同作用， 从而达到 降噪效果。 图 1滑翔中的长耳鸮 Fig． 1The long- eared owl in gliding 有关学者通过实验和数值研究发现， 尾缘锯齿从 根本上影响翼型尾缘流动的发展， 降低了尾迹噪声。 锯齿改变了尾迹的结构和尾涡的脱落频率， 降低了锯 齿附近的涡量强度［24 ］。相关技术已经在风电机叶片等 工程机械结构中得到应用。 水流中圆柱体涡激振动的产生， 是由于其周围流 场的压力分布变化， 使得圆柱在不同方向的受力存在 很大的差异， 而旋涡的发展和泄放能影响其流场的压 力分布 ［25- 26 ］。因此， 抑制旋涡的形成和发展可有效抑 制水流中圆柱体的涡激振动。 1． 2具体结构 本文针对隔水管等水下作业圆柱体涡激振动的特 点， 结合尾缘锯齿的流体动力学特性， 在现有的具有双 扰流板、 柔性飘带、 多孔外罩等结构的涡激振动抑制装 置的研究基础上， 设计了一种带有两个羽翼形飘带的 涡激振动抑制装置［27 ］， 其结构如图 2 所示。 1- 方形孔罩; 2- 衬套; 3- 隔水管; 4- 扰流板; 5- 羽翼形飘带; 6- 心轴 图 2羽翼形隔水管涡激振动抑制装置结构示意图 Fig． 2Schematic diagram of bird- wing shaped suppression device of VIV 羽翼形隔水管涡激振动抑制装置主要由衬套、 方 形孔罩、 两个扰流板以及两个羽翼形飘带组成。其中 两个相同的半圆衬套通过螺栓紧固在隔水管的一节浮 力块上， 两块相同的方形孔罩通过两根心轴连接， 并套 装于衬套外， 两个扰流板均为一端通过上述心轴与方 形孔罩相连， 另一端装有羽翼形飘带。衬套为轻质合 金材料， 其他采用合成塑料或橡胶等。 方形孔罩能带动两个扰流板相对衬套自由旋转， 两个扰流板均能绕心轴转动 180， 如图 3 所示。当海 流流向与扰流板存在夹角时， 海流会在扰流板上产生 冲击力， 使得扰流板连同羽翼形飘带带动方形孔罩转 动， 直到扰流板和羽翼形飘带位于海流方向下游达到 平衡。当海流流经装有该装置的隔水管时， 方形孔罩 可以引导来流分散， 因扰流板的分离作用， 隔水管后方 的漩涡不能够完全发展， 持续飘动的羽翼形飘带的破 坏作用能抑制漩涡的形成与发展。 综上， 在可旋转的方形孔罩、 可转动的两个扰流板 以及两个羽翼形飘带的共同作用下， 隔水管后方的漩 涡得不到充分发展， 从而实现了涡激振动的抑制。该 装置可根据需要在隔水管柱上安装和布置。 81振 动 与 冲 击2020 年第 39 卷 ChaoXing 图 3 VIV 抑制装置工作示意简图 Fig． 3Schematic diagram of VIV suppression device working 2水流模拟实验的设计 2． 1实验方案 为了验证上述设计方案的有效性， 并对双羽翼形 飘带结构的涡激振动抑制特性进行初步研究， 采用水 流模 拟 实 验，应 用 粒 子 图 像 测 速 Particle Image Velocimetry， PIV 技术对带有所设计抑制装置的圆柱模 型后方流场进行测量研究。 实验主要验证了双羽翼形飘带结构减涡的有效性 以及初步探究飘带尾缘外形 特别是类似鸟类羽翼后 缘锯齿的外形 、 飘带长度对涡流的影响。 2． 2实验装置及参数 实验装置如图 4 所示， 采用变频水泵带动水流循 环， 通过稳流板和层流塔来控制水流的稳定性。 根据相关工况资料［28 ］， 取海流流速 0． 8 m/s， 隔水 管加装此抑制装置后直径约 0． 6 m， 实验模型直径为 0． 01 m。根据弗劳德相似准则计算， 模拟实验水流流 速取为 0． 1 m/s。 1- 稳流板; 2- 层流塔; 3- 实验模型安装位置; 4- 水箱; 5- 出水管; 6- 变频水泵; 7- 进水管 图 4水流模拟实验装置 Fig． 4Water flow simulation experiment device 实验所用的带有双羽翼形飘带的圆柱模型如图 5 所示。其中飘带的宽度和长度在所设计的结构和模型 大小的基础上， 参考了一些相关的研究 ［29 ］。表 1 为实 验参数， 其中 L1～ L5为不同飘带的长度， D 为实验圆柱 模型直径。 图 5实验所用模型 Fig． 5The experimental model 表 1实验参数 Tab． 1Experimental parameters 参数名称尺寸/mm参数名称形状及图示 长度 L1 D 17 L22D 34 L33D 51 L44D 68 L55D 85 尾缘外形 平直 单角形 三角形 单圆弧形 三圆弧形 3实验测量结果 3． 1飘带尾缘外形影响分析 首先对裸圆柱和分别带有不同尾缘外形的一对飘 带且长度为模型直径两倍的多个圆柱模型进行水流模 拟实验及 PIV 测量， 得到图 6 所示尾迹流线。图 7 为 应用 Tecplot 软件对原始数据分析得到的相应涡量图。 图8 为截取圆柱截面沿流向的中心线左右26 mm， 从圆 柱截面垂直流向的中心线至其后 85 mm 的矩形区域的 涡量大小沿 X 轴变化的趋势图， 该区域在考虑涡量分 布范围的基础上， 剔除了一些实验设备和测量误差造 成的不良数据。其中灰色圆形表示模型圆柱截面， 因 更换模型使得每次抓取的尾迹截面区域有所差别， 进 而造成图中圆柱截面位置不同。 通过比较模型尾迹中旋涡的大小及流场的稳定 性， 可以判断不同结构对旋涡的产生和发展的影响。 涡量是表征流体微团旋转运动的物理量， 通常用来度 量涡旋的大小和方向。因此， 根据涡激振动产生的原 理可知， 对尾迹流线图和涡量图进行综合分析比较， 可 以判断不同结构的涡激振动抑制效果。 通过比较图 6 中 a 图和其它五幅图发现， 加装飘 带结构后， 圆柱模型后方旋涡的产生得到了有效抑制。 比较相应的图 7 中的涡量图， 加装飘带结构后涡量的 贴壁性产生了改变， 圆柱模型近壁涡量减小。圆柱后 方近壁几乎没有涡旋的产生， 而主要集中在两个飘带 的外侧。图 7 中后五幅涡量图中， 图 b 相比其他四幅 91第 9 期李子丰等羽翼形隔水管涡激振动抑制装置实验研究 ChaoXing a裸圆柱 b平直 c单角形 d三角形 e单圆弧形 f三圆弧形 图 6裸圆柱和带有不同尾缘外形双飘带的五个圆柱模型尾迹流线图 Fig． 6The wake streamline diagrams of bare cylinder model and cylinder models with different trailing edge profiles of streamers a裸圆柱 b平直 c单角形 d三角形 e单圆弧形 f三圆弧形 图 7裸圆柱和带有不同尾缘外形双飘带的五个圆柱模型尾迹涡量图 Fig． 7The vorticity of bare cylinder model and cylinder models with different trailing edge profiles of streamers 图， 其尾迹有明显涡量对比的区域较短， 图 c 中圆柱 模型上下两侧近壁的涡量值明显较小。如图 8 所示， 裸圆柱涡量趋势线中， 靠近圆柱的涡量值较大， 相比其 他五条趋势线区别明显; 在 55 mm 之后， 除裸圆柱外， 平直型的涡量值总体较小; 单角型涡量值相比其他大 体较小。 因此可以发现， 带有双飘带结构能有效抑制圆柱 后方旋涡的产生和发展， 可以预见其能起到对水流中 圆柱体的涡激振动有效的抑制作用。尾缘锯齿外形能 影响圆柱周围的流场， 能使旋涡的产生滞后， 在此实验 条件下， 锯齿外形的弧度 角或弧 的影响不明显， 单角 型对旋涡的产生抑制效果较好。 3． 2飘带长度影响分析 为研究飘带长度对羽翼型双飘带结构涡激振动抑 制效果的影响， 对带有不同长度 L1～ L5 的一对三圆 弧形飘带的多个圆柱模型进行了实验及测量， 得到图 9 所示尾迹流线， 和对应所得数据处理后的涡量图 10， 其 中长度L2的测量结果即为图6 f 和图7 f 。 同样， 相 02振 动 与 冲 击2020 年第 39 卷 ChaoXing 图 8裸圆柱和带有不同尾缘外形双飘带的五个圆柱模型尾迹涡量沿 X 轴变化趋势图 Fig． 8The trends chart of vorticity along the X- axis of cylinder models with different trailing edge profiles of streamers and no streamers aL1 D bL33D cL44D dL55D 图 9带有不同长度的一对羽翼形飘带的多个圆柱模型尾迹流线图 Fig． 9The wake streamline diagrams of cylinder model with different lengths of bird- wing shaped streamers aL1 D bL33D cL44D dL55D 图 10带有不同长度的一对羽翼形飘带的多个圆柱模型尾迹涡量图 Fig． 10The vorticity of cylinder model with different lengths of bird- wing shaped streamers 12第 9 期李子丰等羽翼形隔水管涡激振动抑制装置实验研究 ChaoXing 关区域涡量大小沿 X 轴变化的趋势如图 11 所示。 比较该五幅流线图发现图9 c 的圆柱模型后方近 壁尾迹流线较为平滑稳定， 且对应的五幅涡量图中， 图 10 c 的圆柱模型周围涡量较小， 图 11 中， 长度为 L4 时的涡量值总体较小且大体变化较小， 说明飘带长为 管径 4 倍左右时对旋涡的抑制作用更好。 图 11带有不同长度的一对羽翼形飘带的多个圆柱模型尾迹 涡量沿 X 轴变化趋势图 Fig． 11The trends chart of vorticity along the X- axis of cylinder model with different lengths of bird- wing shaped streamers 4结论 1加装双飘带结构能有效减少水流中圆柱后方 的旋涡。 2飘带尾缘外形能对圆柱周围的流场造成影 响， 尾缘锯齿形飘带能使旋涡的产生滞后。 3飘带长度为圆柱的直径四倍左右时对旋涡的 抑制效果较好。工程上应用的飘带具体尺寸还需要进 行更精确的室内模拟实验、 现场工程试验才能确定。 综上所述， 羽翼形涡激振动抑制装置能达到较好 的涡激振动抑制效果， 可进一步详细研究羽翼形结构、 双柔性飘带结构对涡激振动抑制作用的影响， 并优化 相关抑制装置的设计。 参 考 文 献 ［1］ BREKKE J N． Key elements in ultra- deep water drilling riser management［C］∥ Proceedings of the SPE/IADC Drilling Conference． AmsterdamSPE 67812， 2001． ［2］ 谢彬，段梦兰，秦太验，等． 海洋深水立管的疲劳断裂与 可靠性评估研究进展［J］ ． 石油学报，2004，25 3 95- 100． XIE Bin，DUAN Menglan，QIN Taiyan，et al． Advance of research on fatigue fracture and reliability assessment of deepwater risers［J］ ． Acta Petrolei Sinica，2004，25 3 95- 100． ［3］ 郭海燕，傅强，娄敏． 海洋输液立管涡激振动响应及其疲 劳寿命研究［ J］ ． 工程力学， 2005， 22 4 220- 224． GUO Haiyan， FUQiang， LOUMin．Vortex- induced vibrations and fatigue life of marine risers conveying flowing fluid［ J］ ． Engineering Mechanics， 2005， 22 4 220- 224． ［4］ 李子丰，王鹏，赵民，等． 深水隔水管横向振动力学分析 ［ J］ ． 振动、 测试与诊断， 2013， 33 6 1003- 1007． LI Zifeng，WANG Peng，ZHAO Min，et al．Transverse vibration analysis of the riser in deepwater［J］ ． Journal of Vibration， Measurement＆Diagnosis， 2013， 33 6 1003- 1007． ［5］ 周守为，刘清友． 深水钻井隔水管系统力学行为理论及应 用研究［ M］ ． 北京科学出版社， 2016． ［6］ TAGGART S，TOGNARELLI M A．Offshore drilling riser VIV suppression deviceswhat’s available to operators ［ C］ ∥ASME 2008InternationalConferenceonOffshore MechanicsandArcticEngineeringEstoril．Portugal OMAE2008- 57047， 2008． ［7］ GALVAO R A． A study on passive s of vortex induced vibrationssuppression ［D］ ．Cambridge Massachusetts Institute of Technology， 2008． ［8］ TOGNARELLI M A， TAGGARTS．ActualVIVfatigue response of full scale drilling risers with and without suppressiondevices ［C］ ∥ ASME2008International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering． Estoril，PortugalOMAE2008- 57046， 2008． ［9］ 矫滨田，贾旭，曹静，等． 深水立管涡激振动抑振装置的 研制［ J］ ． 中国海上油气， 2012， 24 3 70- 75． JIAO Bintian，JIA Xu，CAO Jing，et al．The study and development of a vortex- induced vibration suppression device for deepwater riser［J］ ． China Offshore Oil and Gas，2012， 24 3 70- 75． ［ 10］ 谷斐，王嘉松，赵卓茂，等． 圆柱附加旋转整流罩表面压 力分布及气动力特性［J］ ． 实验力学，2012，27 3 368- 376． GU Fei，WANG Jiasong，ZHAO Zhuomao，et al． Pressure distribution and aerodynamics of circular cylinder with freely rotating fairings［J］ ．Journal of Experimental Mechanics， 2012， 27 3 368- 376． ［ 11］ 徐万海，栾英森，余杨，等． 大倾角附螺旋列板倾斜圆柱 涡激振 动 抑 制 分 析［J］ ．工 程 力 学，2018，35 1 236- 245． XU Wanhai，LUAN Yingsen，YU Yang，et al．Vortex- induced vibration suppression for an inclined flexible straked cylinderatlargeinclinationangle ［J］ ．Engineering Mechanics， 2018， 35 1 236- 245． ［ 12］ 周阳，黄维平，杨斌，等． 带螺旋侧板立管两向涡激振动 的试验研究［ J］ ． 振动与冲击， 2018， 37 17 249- 255． ZHOU Yang，HUANG Weiping，YANG Bin，et al． Tests for vortex- induced vibration in 2- DOF risers with helical strakes ［ J］ ．Journal of Vibration and Shock，2018，37 17 249- 255． ［ 13］ SCHAUDT K J，WAJNIKONIS C， SPENCER D， et al． Benchmarking of VIV suppression systems［ C］∥ASME 2008 International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering． Estoril，PortugalOMAE2008- 57065， 2008． ［ 14］ 盛磊祥，陈国明． 螺旋列板绕流流场 CFD 分析［ J］ ． 中国 造船， 2010， 51 1 78- 83． SHENG Leixiang，CHEN Guoming．CFD analysis on flow field of helix strakes［J］ ． Shipbuilding of China，2010，51 1 78- 83． ［ 15］ 沙勇，曹静，张恩勇，等． 抑制涡激振动的螺旋列板设计 参数研究［ J］ ． 海洋工程， 2013， 31 1 43- 48． SHA Yong，CAO Jing，ZHANG Enyong，et al．Helical 22振 动 与 冲 击2020 年第 39 卷 ChaoXing strakes for marine risers VIV suppression and its design parameters selection［J］ ． The Ocean Engineering，2013，31 1 43- 48． ［ 16］ ASSI G R S，BEARMAN P W． VIV and WIV suppression with parallel control plates on a pair of circular cylinders in tandem［C］∥ ASME 2009 International Conference on Ocean，Offshore and Arctic Engineering． Honolulu． Hawaii OMAE2009- 79081， 2009． ［ 17］ KWON S H，CHO J W，PARK J S，et al． The effects of drag reduction by ribbons attached to cylindrical pipes［J］ ． Ocean Engineering， 2002， 29 15 1945- 1958． ［ 18］ 梁盛平，王嘉松． 仿鱼尾结构抑制圆柱涡激振动风洞实 验研究［ C］ ∥第十八届中国海洋 岸 工程学术讨论会论 文集． 中国海洋学会海洋工程分会． 舟山， 2017． ［ 19］ 许博涵，王嘉松，梁盛平． 柔性分离盘抑制圆柱涡激振动 的风洞试验［ J］ ． 水动力学研究与进展 A 辑 ，2017，32 4 470- 476． XU Bohan，WANG Jiasong，LIANG Shengping． Wind tunnel experiment of VIV control on circular cylinder with flexible splitter plate［ J］ ． Chinese Journal of Hydrodynamics，2017， 32 4 470- 476． ［ 20］ ALLEN D W， HENNING D L． Partial shroud with perforating for VIV suppression，and of usingUS 6685394 B1 ［ P］ ． 2004- 02- 03． ［ 21］ 魏峥，夏超，袁海东，等． 覆盖多孔介质的圆柱尾迹实验 研究［ J］ ． 空气动力学学报， 2017， 35 2 265- 270． WEI Zheng，XIA Chao，YUAN Haidong，et al． Experimental study on the wake of a circular cylinder with porous layer coating［ J］ ． Acta Aerody Namica Sinica， 2017， 35 2 265- 270． ［ 22］ OERLEMANS S，FISHER M，MAEDER T，et al． Reduction of wind turbine noise using optimized airfoils and trailing- edge serrations［ J］ ． AIAA Journal， 2009， 47 6 1470- 1481． ［ 23］ 廖庚华． 长耳鸮翅膀气动与声学特性及其仿生应用研究 ［ D］ ． 长春吉林大学， 2013． ［ 24］ 杨景茹，杨爱玲，陈二云，等． 锯齿尾缘叶片气动特性和 绕流流场的数值研究［ J］ ． 航空动力学报，2017，32 4 900- 908． YANG Jingru， YANGAiling， CHENEryun， etal． Numerical research on aerodynamic characteristics and flow field of airfoil serrated trailing edge［ J］ ． Journal of Aerospace Power， 2017， 32 4 900- 908． ［ 25］ 陈伟民，付一钦，郭双喜，等． 海洋柔性结构涡激振动的 流固耦合机理和响应［J］ ． 力学进展，2017，47 1 25- 91． CHEN Weimin，FU Yiqin，GUO Shuangxi，et al． Fluid- solid coupling and dynamic response of vortex- induced vibration of slender ocean cylinders［J］ ． Advances in Mechanics，2017， 47 1 25- 91． ［ 26］ 高云，杨家栋，邹丽，等． 表面粗糙度对圆柱体涡激振动 响应特性影响数值研究［ J］ ． 振动与冲击，2018，37 9 37- 43． GAO Yun，YANG Jiadong，ZOU Li，et al． Effects of surface roughness on vortex induced vibration features of a circular cylinder［ J］ ． Journal of Vibration and Shock， 2018， 37 9 37- 43． ［ 27］ 李子丰，陈雁玲，宋广明，等． 一种带羽翼形飘带的自适 应涡激振动抑制装置 2017100376225［ P］ ． 2017- 01- 18． ［ 28］ 盛磊祥，王荣耀，许亮斌，等． 南海超深水井钻井隔水管 悬挂模式的环境适应性分析［J］ ． 中国海上油气，2016， 28 4 114- 119． SHENG Leixiang，WANG Rongyao，XU Liangbin，et al． Analysis of suitability of drilling riser hang- off modes in the typhoon condition of South China Sea［ J］ ． China Offshore Oil and Gas， 2016， 28 4 114- 119． ［ 29］ 谷斐． 隔水管涡激振动抑制装置的流动控制实验研究 ［ D］ ． 上海上海交通大学， 2012． 32第 9 期李子丰等羽翼形隔水管涡激振动抑制装置实验研究 ChaoXing