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随着海洋资源开发的不断深入，我国并不满足将眼光放在近海地区，越来越多的资源开采公司将自身的目光放在了资源更为丰富的深海地区。2015年“海洋石油981”远赴南海进行作业，在南海北部深水区测试获得高产油气流，一系列数据表明一个大型的油田又被中国科学家发现，相信在不久的未来可以见到更多的石油、天然采集装备会树立在遥远的九段线[3]。深海油气资源开发与快速发展驱使着海洋装备的进步，海洋立管在资源采集时的重要性也日渐显现，满足以立管圆柱体为代表的海洋结构探测物逐渐广泛用于各类海洋平台中。立管作为一种连接海底与海面结构物的连接方式，既可以与海洋平台相连接，也可以与固定的漂浮船舶相连接。立管可以分为两大类：一类是刚性立管，另一类是柔性立管。实际工程中，按照立管的功能可以也分为两种：生产立管以及钻井立管。生产立管一般情况下直径有30cm，不同作业情况下，立管的长度不一，一般来说生产立管的作业长度可以达到1000m，生产立管一般用于开采天然气、石油等自然资源。而钻井立管为了能够更方便开采到自然资源储藏的区域，它就要求有更大的直径，长度也更长。

对于刚性立管而言，流域产生的力作用在立管上，所以容易产生涡激振动（vortex induced vibration of solid risers），水流产生的涡激振动虽然会使圆柱体产生疲劳破坏，过度的疲劳破坏会导致立管的出现严重的安全问题，影响生产甚至造成人员伤亡和大自然的污染。2010年在美国墨西哥湾，因为立管疲劳破坏发生严重的石油泄漏事故，150万公尺的海域被污染，严重破坏了自然环境，同时造成巨大的财产损失，为我们敲响了警钟[4]。在实际工程中，生产立管与钻井立管质量比的改变会很大程度影响涡激振动，不认真分析其中的差别就会造成上述事故的发生。因此，为了进一步发展我国的海洋事业就有必要对涡激振动开展更多的研究。涡激振动是一个涵盖高等数学、微积分学、材料力学、理论力学等多门基础学科的复杂课题，同时，涡激振动的产生还受到来流流速、立管本身的质量、阻尼比以及固有的振动频率等因素的影响，不得不承认，涡激振动相关问题是一个复杂的流固耦合问题。本文目的是为了研究质量比对涡激振动的影响，所以需要将圆柱体放在一个真实的海洋情况下进行数值模拟，选取合适的参数，为研究人员在特定工作状况下分析涡激振动相关影响提供依据。

1。2 国内外研究现状

1。3 ANSYS-CFX软件简介

ANSYS—CFX是CFD软件领域第一个通过ISO9001认证的软件，它在各个相关领域的卓越性以及实用性得到大多数工程师的认可。CFX诞生于实际工程应用背景之中，这款软件的快速发展离不开它一直标榜的精确计算结果、丰富可用的事物模型以及高效的可拓展性这三大要素，这在大型制造业以及精度要求很高的相关领域都可以找到ANSYS-CFX重大贡献。ANSYS-CFX有着其他CFD软件不能达到的优良特点，在实际工程运用中这种优势日益显现，ANSYS-CFX面对着工程运用中出现的新问题也在不断更新换代提升自身的要求，努力满足更多工程师各式各样的要求[15]。

CFX能用于计算各种流体流动，直角、柱面、旋转坐标系均可以使用。CFX采用有限元体法，自动时间步长控制，其主要功能包括：

   （1）非结构化多模块：该模块的出现有利于工程师们建造出想要的模型。在每个模块内，网格的生成可以确保迅速、可靠地进行，这种多块式网格允许扩展和变形。

   （2）先进的湍流模型：CFX里面包含了各种公认的湍流模型，丰富了研究人员以及工程师的选择。 (责任编辑：qin)