基于CFX的潛標系纜渦激振動及其減振研究.pdf

1、上世紀五十年代由美國率先發(fā)展起來的潛標系統(tǒng)又稱為水下浮標系統(tǒng)，是通過系纜固定于特定海域和水深進行工作的，它具有多種優(yōu)點，如今已經(jīng)作為一種新型載體，被廣泛應(yīng)用于海洋地質(zhì)活動觀測、海洋水文以及水下探測等方面。
　　與大型浮體或者浮式海洋結(jié)構(gòu)物不同，海流作用下潛標-系留系統(tǒng)的耦合動力響應(yīng)有著其自身的特殊性。系纜受到海流作用時會對潛標體產(chǎn)生較大的影響，當二者耦合動力響應(yīng)過大時會導(dǎo)致潛標所載測試設(shè)備無法正常工作，從而影響所獲取數(shù)據(jù)的正確性和

2、可靠性。
　　渦激振動是導(dǎo)致潛標系統(tǒng)無法正常工作的主要誘因。鑒于耦合模擬方案、計算效率、計算機配置等諸多困難，對潛標系留系統(tǒng)的渦激振動特性進行三維數(shù)值模擬一直是比較棘手的研究課題。近年來隨著計算機硬件和軟件性能的不斷提升以及高性能并行計算技術(shù)的興起，國內(nèi)外越來越多的學(xué)者開始了渦激振動特性的三維數(shù)值模擬研究。本文基于CFD數(shù)值模擬技術(shù)，進行了一系列的系纜及其添加減振裝置后流向與橫向渦激振動的二維及三維數(shù)值模擬。采用CFX作為流場求解

3、器對流體流動進行二維及三維CFD數(shù)值模擬；采用ANSYS作為固場求解器，使用基于三維實體單元的有限元方法對潛標系留系統(tǒng)動力響應(yīng)進行數(shù)值模擬；借助ANSYS Workbench平臺，實現(xiàn)流固耦合交界面的無縫數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)值模擬結(jié)果分析對比體現(xiàn)了數(shù)值模擬方案的可行性與準確性，通過模擬深化了對潛標系統(tǒng)渦激振動的認識，以及不同減振裝置對渦激振動影響效果。最后用瞬態(tài)分析的數(shù)值模擬方法驗證了彈性減振件的效果是可靠的。研究結(jié)果表明，添加減振措施后潛標系