考慮流固耦合的大位移柔性立管渦激振動研究.pdf

1、海洋立管的渦激振動一直是海洋工程界最為關(guān)注的問題，這是由于立管對于海上油氣開發(fā)的重要性以及它所處環(huán)境條件的惡劣性決定的。立管一旦破壞會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，作為引起立管疲勞破壞的最重要因素，渦激振動一經(jīng)提出就受到了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注，通過幾十年的研究，人們對渦激振動有了較為全面的了解，但是目前為止還無法完全滿足實(shí)際工程的需要。
　　 人們在研究立管渦激振動動力響應(yīng)的時候常常采用線性化處理方式，這與渦激振動固有的非線性相

2、互矛盾，比如常用的立管分析軟件Orcaflex，在計算渦激振動時不考慮立管與流體的流固耦合作用，這種線性化處理方式雖然使計算的效率大大提高，但是準(zhǔn)確性值得懷疑。某些情況下，如近海油氣開發(fā)采用的立管長度較小，遭受的海流速度較小，立管的變形也較小，這時線性化處理是可以接受的。但是大多數(shù)情況下，特別是深海環(huán)境，立管的渦激振動常常呈現(xiàn)大變形、多模態(tài)、多自由度的特點(diǎn)，這種強(qiáng)非線性振動情況必須考慮立管的流固耦合作用。
　　 本文中利用CFX

3、軟件中的動網(wǎng)格技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對非線性耦合作用的模擬，主要的研究內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：
　　 一、研究了不同雷諾數(shù)下剛性立管的擾流特性，通過與經(jīng)典圓柱擾流試驗(yàn)結(jié)果對比驗(yàn)證了模型的正確性，并研究了考慮流固耦合作用時，渦激升阻力在不同雷諾數(shù)范圍內(nèi)的變化規(guī)律；
　　 二、重點(diǎn)研究了在質(zhì)量比為7和3.24時，兩向振動幅值、升阻力系數(shù)等動力響應(yīng)隨約化速度的變化規(guī)律；
　　 三、目前，在利用物理模型試驗(yàn)進(jìn)行研究時，大部分是基于重力相似準(zhǔn)