海上風(fēng)機(jī)張力腿基礎(chǔ)的渦激振動(dòng)分析.pdf

1、隨著海上風(fēng)機(jī)向深海發(fā)展的趨勢(shì)加速，張力腿基礎(chǔ)作為深海風(fēng)機(jī)最適合的基礎(chǔ)之一，開始變得越來越長(zhǎng)，越來越柔，長(zhǎng)徑比不斷得增加。渦激振動(dòng)是流固耦合的一個(gè)分支，是誘發(fā)海上風(fēng)機(jī)張力腿基礎(chǔ)疲勞損傷甚至結(jié)構(gòu)毀壞的一個(gè)重要的原因，是海上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮的一個(gè)問題。隨著張力腿長(zhǎng)徑比的增加，張力腿越來越柔，渦激振動(dòng)對(duì)張力腿的危害也在加大，其引發(fā)的結(jié)構(gòu)疲勞不僅會(huì)影響張力腿的壽命，甚至?xí)斐娠L(fēng)機(jī)的倒塌。
　　本文基于CFD技術(shù)，在ANSYS Workben

2、ch平臺(tái)上使用軟件CFX對(duì)張力腿的渦激振動(dòng)進(jìn)行了三維的數(shù)值模擬，workbench平臺(tái)可以交換張力腿所受流體力和結(jié)構(gòu)變形之間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)耦合交界面數(shù)據(jù)的對(duì)接?；趯?duì)計(jì)算時(shí)間和計(jì)算精度的要求考慮，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型來模擬流體的流動(dòng)。
　　本文的研究?jī)?nèi)容分為三個(gè)部分：首先數(shù)值模擬了均勻流下二維張力腿的渦激振動(dòng)，通過與其他文獻(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，通過比較尾渦形態(tài)，發(fā)現(xiàn)二維張力腿為2S型渦，證明了本文所使用的方法的正確性，為接下來的計(jì)

3、算奠定基礎(chǔ)。
　　然后提出了一種新的張力腿結(jié)構(gòu)，即變截面張力腿，并數(shù)值模擬了均勻流下等截面張力腿與變截面張力腿的渦激振動(dòng)，通過比較發(fā)現(xiàn)在同等速度，相同平均直徑的情況下，變截面張力腿的旋渦脫落頻率、結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅值都要比等截面張力腿的小，此時(shí)兩種結(jié)構(gòu)的順流向振動(dòng)都非常小，幾乎可以忽略不計(jì)，另外通過比較等截面張力腿在均勻流下的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)誤差小于5％。
　　最后從實(shí)際工程角度出發(fā)，模擬了在非均勻流下兩種結(jié)構(gòu)張力腿的渦