海洋油气资源开发技术长期受到大量专家学者的广泛关注。作为海洋油气生产系统的重要部分之一,海洋立管是连接海面平台与海底井口的重要通道,也是平台结构中最薄弱的环节之一。海洋立管在海洋环境载荷作用下,可能会出现涡激振动现象。随着浮式平台的大量采用,顶端平台具有相对较大的运动幅度。平台运动会对立管自身的涡激振动特性产生较大影响。本文从平台垂荡运动入手,在课题组基于开源CFD平台OpenFOAM自主开发的viv-FOAM-SJTU求解器基础上引入平台垂荡运动的影响,对顶张力立管的涡激振动响应进行数值分析工作。本文首先对课题组已有的viv-FOAM-SJTU求解器进行扩展,引入平台垂荡的影响。本文将平台垂荡转化为随时间变化的轴向张力,并假设顶张力随时间以正弦形式变化,通过垂荡幅值、垂荡频率和初始相位角三个参数定义轴向张力的变化情况。完成对求解器的扩展之后,本文选取三个标准模型试验,设置与试验相同的工况进行计算。计算结果与试验吻合良好,验证了求解器的准确性。之后,本文选取典型变张力工况,并通过等效原理选取对应的两个恒定张力工况,分别进行数值模拟,分析立管振动位移、频率成分和振动模态等特性的变化情况,并分别对顺流向和横流向的位移和曲率指标进行结果对比。结果表明,平均位移和平均曲率主要取决于预张力大小,而位移标准差和曲率标准差则决定于平台垂荡。最后,本文对所研究问题进行参数分析,讨论垂荡幅值和垂荡频率对立管涡激振动的影响。结果表明,平台垂荡显著增强了立管自身涡激振动。振动幅值随垂荡幅值的增大而增大,且平台垂荡的影响随流速的增大而逐渐减弱。平台低频垂荡可直接控制立管顺流向振动频率,立管呈现出明显的周期性振动,明显放大振动位移。高频激励一定程度上可抑制位移幅值,但会显著放大立管曲率,加剧疲劳损伤的影响。