实际深海油气开采工程中的立管常以管群的方式出现,当立管彼此相互靠近时,会发生流动干涉作用,其激励响应特性与单根立管大不相同。传统的涡激振动理论主要建立在对单一圆柱体研究的基础上,针对流动干涉作用下柔性圆柱涡激振动的研究成果很不充分。本文通过开展水槽物理模型试验研究了流动干涉作用下细长柔性圆柱的涡激振动。通过系统地分析柔性圆柱的位移响应、频率响应和运动轨迹等,研究了不同约化速度下圆柱顶张力、间距对流动干涉作用的影响,探讨了流动干涉作用下串列布置柔性圆柱涡激振动的物理机理。本文的物理模型试验分为以下三个部分:第一部分为单根柔性圆柱涡激振动试验研究。单根柔性圆柱竖直地安装在水槽中,底部1/3浸没于水中。试验结果表明,在不同张力下柔性圆柱均激励了完整的涡激振动锁定区间,位移响应曲线包含初始分支、上端分支、下端分支以及非同步响应状态。在不同的约化速度下,IL方向的振动始终由两阶模态参与响应,而CF方向的振动仅由单一模态控制。在初始分支和上端分支响应状态,随着约化速度的增加,圆柱在IL方向上的两阶响应频率均呈线性增加,圆柱振动存在明显的随机响应特性,而在下端分支响应状态,两阶响应频率几乎不随约化速度的增加而变化,圆柱振动为稳定的锁定状态。张力对圆柱运动轨迹的影响显著,而且运动轨迹随约化速度的变化而变化,出现了“8”字形、“新月”形、“半月”形以及“雨滴”形的运动轨迹。第二部分为刚性圆柱与柔性圆柱流动干涉试验研究。柔性圆柱串列布置在刚性圆柱下游的尾流区内,共设置7种间距比工况,分析了间距对流动干涉作用的影响。试验结果表明,受流动干涉作用的影响,下游柔性圆柱的振动响应特性与单根柔性圆柱大不相同,其涡激振动锁定区间明显变宽,而且各工况下CF方向的峰值位移均增大了。试验发现S/D=4.0是本试验条件下的临界间距比,S/D<4.0时流动干涉作用受间距变化的影响极其显著,S/D≥4.0时间距对流动干涉作用的影响较小。在不同间距比工况下,柔性圆柱在IL方向的振动始终由两阶模态共同参与,而CF方向的振动仅由一阶模态控制。在S/D=2.5~4.0范围内,间距对下游柔性圆柱控制频率的影响较大,而在S/D=4.0~6.0范围内,间距对下游柔性圆柱控制频率的影响较小。第三部分为双柔性圆柱流动干涉试验研究。两根柔性圆柱串列布置,共设置5种间距比,分析了间距对流动干涉作用的影响。试验结果表明,S/D=4.0是本试验条件下的临界间距比。在S/D=2.5与S/D=3.0工况下,上游圆柱的位移响应曲线与下游圆柱相比差异较大,流动干涉作用明显。S/D=4.0~6.0工况的响应特性相似,下游圆柱在尾流区对上游圆柱的作用有限,但上游圆柱对下游圆柱的流动干涉作用仍然有效,当上游圆柱进入下支响应区间时,下游圆柱出现了尾流驰振现象。分析频谱发现,S/D=5.0时上游圆柱对下游圆柱的流动干涉作用比S/D=2.5时弱。S/D=2.5时,上游圆柱在初始分支和上端分支响应区间的运动轨迹为“8”字形,在下端分支响应区间的运动轨迹均为“椭圆”形,而下游圆柱在所有约化速度时的运动轨迹均为“椭圆”形。与S/D=2.5不同,S/D=5.0时上游圆柱的运动轨迹出现了“新月”形、“雨滴”形以及非对称的“8”字形,但周期性较差,然而由于流动干涉作用,下游圆柱呈现不稳定的非周期性运动,轨迹形状在“椭圆”形、“8”字形、“雨滴”形、“新月”形等之间转换。