基于嵌套网格方法的悬跨海缆涡激振动特性仿真

由于海流的长期冲蚀作用，埋设于海床表层的海底电缆容易形成悬空长度、悬空高度随时间逐渐开展的悬空段。当海缆悬空长度达到一定值时，海缆后方旋涡的脱落频率将与海缆的自振频率接近，发生频率锁定现象，处于锁定状态下的海缆振幅较大，极易引发铅护套的疲劳破损，因此考虑横流向和顺流向的耦合作用，建立了二维弹簧-阻尼涡振模型，并采用基于嵌套网格的切片法对不同参数影响下的悬跨海缆涡激振动响应进行仿真。结果表明：不同长度下海缆跨中节点的运动轨迹多呈“8”字形，同一约化速度下，海底电缆涡激振动横流向位移远大于顺流向振幅，但海缆在横流向的振动频率接近顺流向振动频率的2倍。海缆横流向最大振幅与海缆直径接近，端部约束方式和悬空长度主要影响海缆进入锁定区间的最小流速，对2个方向的最大振幅的影响较小。