本发明涉及立柱式平台，更具体地说，它涉及一种立柱式平台涡激运动锁定状态的确定方法。
背景技术：
1、立柱式平台是一种海洋深水油气开发的浮式平台，用于钻井和采油作业，而钻井或采油作业要求立柱式平台稳定地的漂浮在水中，即运动幅度尽可能小，避免大幅度运动造成的钻井或采油作业中断。因此立柱式平台的设计应保证其在服役期间能够保持稳定，从而保证钻井和采油作业的正常进行，减少停产时间。由于立柱式平台是漂浮在水中并由系泊系统定位的，因此，在海浪和浪流作用下不可避免地的发生浪致运动和涡激运动，而一旦发生涡激运动锁定将引起立柱式平台的大幅度振荡，即共振。所以，确定立柱式平台的涡激运动锁定区间就成为平台设计的重要任务之一。
2、涡激振动是圆柱体在垂直于其轴线方向的流体作用下发生的平行于圆柱体横截面且与流体流动方向垂直的振动。圆柱体尾流处产生的涡旋泄放是引起圆柱体沿垂直于流体流动方向振动的荷载，称之为涡激升力。涡旋泄放的频率与流速呈正比，与圆柱体的直径呈反比，如公式(1)所示，其比例系数为斯托罗哈尔数(strouhal number，以下用st表示)：
3、
4、式中：fv——涡旋泄放频率；
5、st——斯托罗哈尔数；
6、u——流速；
7、d——圆柱体直径。
8、当涡旋泄放频率fv与圆柱体固有频率fn相等时，涡激运动将发生锁定现象。目前确定圆柱体涡激振动锁定区间的方法是通过式(2)和式(3)计算圆柱体涡激振动进入和退出锁定区间的约化速度(也称为折合速度)，然后通过调整圆柱体的质量和/或直径使圆柱体在发生涡激运动时不产生共振，即不发生锁定现象。
9、
10、
11、式中：vr,min——圆柱体发生涡激振动锁定现象的最小约化速度；
12、vr,max——圆柱体发生涡激振动锁定现象的最大约化速度；
13、m*——质量比，圆柱体质量与其排开水的质量之比。
14、圆柱体的涡激振动仅发生在雷诺数(reynolds number，以下用re表示)小于2×106，在这个雷诺数范围，st基本保持不变，如图1所示；而立柱式平台的涡激运动发生在re>2×106范围，在此雷诺数范围，由于边界层从层流状态转换至湍流状态，st发生较大幅度的波动，由于涡旋泄放的频率和涡激运动的频率与st密切相关，因此，立柱式平台的涡激运动发生锁定的约化速度范围与圆柱体涡激振动发生锁定的约化速度范围有较大的不同，目前已有大量的研究证明了这一点，因为目前的研究局限于re<2×106范围，尚没有确定立柱式平台锁定状态的具体方法。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种立柱式平台涡激运动锁定状态的确定方法，包括以下步骤：
2、s1、根据立柱式平台的基础设计数据由下式计算质量比：
3、
4、式中：m*——质量比；
5、m——立柱式平台的质量；
6、ρ——海水密度；
7、v——立柱式平台的排水体积；
8、s2、根据服役海域的水文数据和立柱式平台的基础设计数据计算服役期间立柱式平台在不同流速下的约化速度vr：
9、
10、式中：vr——约化速度；
11、u——海水的流速；
12、fn——立柱式平台的固有频率；
13、d——立柱式平台直径；
14、s3、根据约化速度vr和运动幅值比a*确定立柱式平台的动态附加质量系数ca′；
15、s4、根据服役海域的水文资料和立柱式平台的基础设计数据计算服役期间立柱式平台涡激运动的雷诺数范围：
16、
17、式中：re——雷诺数；
18、u——海水的流速；
19、d——立柱式平台直径；
20、ν——海水的运动黏度；
21、s5、根据立柱式平台服役期间发生涡激运动的雷诺数确定斯托罗哈尔数st；
22、s6、按照公式(7)计算立柱式平台涡激运动进入锁定状态的最小约化速度vr,min：
23、
24、式中：vr,min——立柱式平台涡激运动进入锁定状态的最小约化速度；
25、st——斯托罗哈尔数；
26、ca——立柱式平台的静态附加质量系数；
27、c′a——立柱式平台的动态附加质量系数；
28、s7、如果由公式(7)计算出的立柱式平台进入锁定状态的最小约化速度等于或小于公式(5)计算出的约化速度，即：
29、vr,min≤vr (8)
30、则表明立柱式平台的设计参数不满足要求，即会发生涡激运动锁定。
31、进一步地，调整立柱式平台直径d或立柱式平台固有频率fn，重复步骤s1—s6，以减小该流速或该组流速的约化速度vr，使得约化速度vr不再满足公式(8)，可以避免立柱式平台处于涡激运动锁定区间内。
32、进一步地，步骤s3中动态附加质量系数c′a的确定方法为：基于约化速度vr和运动幅值比a*由图1确定。
33、进一步地，步骤s5中由re确定st的方法为：基于立柱式平台涡激运动的雷诺数re范围由图2和图3确定st。
34、综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明克服了现有技术的仅限于确定雷诺数小于2×106的圆柱体涡激运动状态的缺陷，以及解决了超出该雷诺数范围由边界层和涡街由层流向湍流转换引起st的大幅度变化的问题；本发明考虑雷诺数大于2×106范围及其范围内斯托罗哈尔数的变化趋势，确定立柱式平台发生涡激运动锁定现象的最小约化速度，并确定立柱式平台在既定海域海洋环境下发生共振的涡激运动锁定区间。
1.一种立柱式平台涡激运动锁定状态的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，步骤s3中动态附加质量系数ca′的确定方法为：基于约化速度vr和运动幅值比a*由图1确定。
3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，步骤s5中由re确定st的方法为：基于立柱式平台涡激运动的雷诺数re范围由图2和图3确定st。
