海洋立管系统的稳定,是海洋油气开采活动最受关注的问题之一,外部涡激与内部两相流动使立管系统一直处于复杂的动力载荷作用下。目前,对海洋立管振动的研究主要集中在外部涡激振动上,对于内部流动的影响规律研究较少。为了研究内部流动导致的海洋立管系统振动的特性,及其对涡激振动的影响规律,本文开展了一系列研究。搭建室内实验装置模拟海洋立管系统,通过管内两相流动实验与立管振动实验,发现了立管系统中可能出现的多种流动形态,并测量了在这些流型下立管系统的振动情况。通过对立管底部压力信号、顶部压力信号和振动信号的时频分析得出了以下结论:(1)立管中的两相流流型可以通过考察底部压力信号或顶部压力信号的时频域特征来区分;(2)立管底部的振动信号与底部的压力信号有很好的对应关系,可以通过底部压力信号来评估立管系统的振动情况。建立了立管系统两相流动的二维及三维数值模型,比较了两种模型的计算耗费,并将模拟结果与实验结果进行了比较,验证了数值模型的准确性。在此基础上得到了不同流型对立管弯头的冲击力的大小,以及立管系统几何尺寸对严重段塞流参数的影响规律。通过对立管结构的模态分析得到了立管系统在不同支撑方式下的固有频率,与管内压力波动频率进行对比发现,管内流动引起立管系统共振的可能性很小。在workbench中将得到的管内流动对弯头的作用力加载给立管结构,得到了严重段塞流下立管的动力响应,与试验结果较为吻合。建立了立管系统二维涡激振动双向耦合模型,将管内流动的影响视为对立管系统质量比的改变,进行分析发现不同质量比下立管系统会被激发出的不同的振动形式。