近些年来,由于陆地上可供开采的石油与天然气资源越来越少,海洋中油气资源的开采越来越受到人们的重视。立管作为连接采油平台与海底设备的重要通道,在海洋油气开采过程中起着非常关键的作用。在实际的海洋工程中,由于立管两侧旋涡的脱落,立管会受到横流向的升力与顺流向的阻力作用,从而产生涡激振动。持续的涡激振动会使立管的结构产生疲劳破坏,对油气开采过程中的安全产生威胁,所以我们必须采取一定的抑制方法来抑制涡激振动。立管绕流问题是研究立管涡激振动的基础,因此,我们需要对立管绕流进行更加深入地研究,分析涡激振动产生的原因及涡激振动抑制方法的抑制机理,以便对现有的涡激振动抑制方法进行改进,以及提出新的涡激振动抑制方法。本文采用CFD软件Fluent,结合大涡模拟(LES)方法,对亚临界雷诺数下(Re(28)50000)附加整流罩前后的立管绕流分别进行了数值模拟,对立管绕流尾流区的流场特性进行了系统的分析,并且研究了整流罩对尾流区流场特性和立管受力特性的影响,然后利用立管绕流的平均机械能积分方程,将立管的绕流阻力与尾流区流场参数联系起来,分析立管产生绕流阻力的原因以及整流罩的减阻机理。数值计算结果表明,流体流过立管后,立管两侧会形成交替脱落的旋涡,造成立管周围的压力分布不均匀,从而使立管受到横流向的升力与顺流向的阻力作用,产生涡激振动。附加整流罩后,立管两边剪切层的相互作用受到抑制,脱落旋涡的强度明显地减小,从而使立管受到的升力与阻力减小。涡量大的大尺度旋涡总是集中在靠近立管的一定范围内,在距离立管足够远的位置处流动可以近似为充分发展流动。流体流过立管的能量损失主要消耗在平均流直接的粘性耗散、拟序扰动的能量产生和拟序脉动的能量产生上。在这几项能量之中,拟序扰动的能量占有很大一部分比例。如果采取抑制措施消除或减弱立管后面尾流中旋涡脱落的非定常性,以及使尾流区域减小,将会获得很好的减阻效果。整流罩主要是通过抑制尾流区中拟序结构的运动来达到降低立管绕流阻力的作用。