變截面圓柱渦振及采樣器流固耦合模擬分析.pdf

1、隨著能源的勘探開發(fā)不斷向深海推進(jìn)，海洋工程中的流固耦合問題越來越受到人們的關(guān)注。渦激振動是海洋工程中典型的流固耦合問題，長期的渦激振動響應(yīng)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的疲勞破壞從而降低結(jié)構(gòu)的安全性能。近年來，相關(guān)學(xué)者提出串聯(lián)浮筒TLP平臺，其張力腿呈現(xiàn)變截面形式，但針對變截面結(jié)構(gòu)的渦激振動研究較少。因此，對變截面形式結(jié)構(gòu)的渦激振動響應(yīng)研究具有非常重要的意義。采樣器在下落過程中由于受流體力、重力及鋼纜力的影響發(fā)生轉(zhuǎn)動，使其在接觸海床時(shí)無法垂直貫入海床，導(dǎo)致

2、采樣效率低下。因此為改善其運(yùn)動響應(yīng)，有必要對采樣器進(jìn)行模擬分析，進(jìn)而提高其采樣效率。
　　首先對于渦激振動問題，本文將柱體振動簡化為質(zhì)量-阻尼-彈簧模型?；贑FD軟件FLUENT，采用動態(tài)層鋪動網(wǎng)格方法，結(jié)合四階Runge-Kutta法求解結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制方程，建立二維單圓柱渦激振動計(jì)算模型。從圓柱的振幅、振動軌跡及渦脫形態(tài)等方面進(jìn)行分析討論，并對比單自由度與雙自由度圓柱的振動響應(yīng)，分析流向運(yùn)動對橫向運(yùn)動的影響。
　　其次，由

3、于實(shí)際工程中，立管等細(xì)長結(jié)構(gòu)多以柱群的方式分布，對串列形式多柱體的研究具有非常重要的意義。本文采用重疊網(wǎng)格的動網(wǎng)格方法建立串列雙柱的渦激振動計(jì)算模型，討論分析串列雙柱的渦激振動響應(yīng)。從渦脫形態(tài)及振動頻率等方面，對串列雙柱振動效應(yīng)進(jìn)行討論分析。
　　再次，隨著串列浮筒形式TLP平臺的提出，變截面形式的結(jié)構(gòu)在海洋工程中應(yīng)用越來越廣泛，針對變截面形式結(jié)構(gòu)的渦激振動研究愈發(fā)迫切。本文在二維圓柱渦激振動計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，采用動態(tài)層鋪法建立三