海洋立管作为海底资源开发系统中重要且最薄弱的组成部分,在洋流作用下易发生涡激振动导致疲劳破坏,造成严重的经济损失及环境污染,现已引起广泛关注。在开采工程中,除复杂海洋环境,立管极易受内部输流流体影响,加剧疲劳破坏,并且内外流共同作用下立管顺流向与横流向耦合效应会导致立管动力学特性更加复杂,因此,研究含内流立管双向涡激振动特性并全面预测其疲劳寿命对海洋工程的安全运营十分重要。本文在查阅大量文献的基础上,分析了涡激振动机理及常用疲劳寿命计算方法,结合已有研究结论,针对含内流海洋立管双向涡激振动问题,主要进行了三方面的研究:(1)基于Euler-Bernoulli梁和改进Van Der Pol尾流振子对立管涡激振动模型展开研究。综合考虑管内流体、横向和顺向耦合作用,建立了立管涡激振动预测模型;用Hermit插值函数和Newmark-β法在时域内迭代求解响应值;并将试验数据与模型计算结果进行对比验证,结果表明本文所建模型能有效预测海洋立管的涡激振动特性及响应。(2)针对内流流动下立管单自由度与双自由度涡激振动特性展开研究。将模型运用到不同内流、海流、内外流共同作用及顶张力等因素影响下立管振动特性计算分析,发现固有频率随内流流速增加在降低;考虑立管双向耦合效应的振动幅值明显高于不考虑耦合作用;内流作用下横向振动幅值约是顺流向的0.33倍,但顺流向振动频率大致是横向的2倍;顺流向平均增大速率明显大于横流向,改变顶张力时应多关注顺流向涡激振动。(3)全面预测多影响因素共同作用下立管疲劳寿命。结合立管涡激振动模型及振动特性响应规律建立疲劳寿命预测模型,对多个因素作用下立管双自由度疲劳寿命进行预测,提出提高疲劳寿命的建议。研究发现最短疲劳寿命在立管底端;管内流速的增加会导致疲劳寿命降低,增加顶张力可以减少内流对立管造成的影响,顺流向和横流向涡激振动对于立管疲劳寿命的影响同样重要,特别是海况级别较高时,立管顺流向损伤累积较大并且不可忽略。由于时间关系,本文分析立管涡激振动问题时暂未考虑海洋平台运动、波浪联合荷载等,建立一种涵盖众多影响因素联合作用的涡激振动预测模型,是今后研究重点。