海洋平臺(tái)圓柱樁腳周圍的局部沖刷研究.pdf

1、當(dāng)圓柱樁腳置于流場(chǎng)中時(shí)，它的存在將改變其附近的流動(dòng)情況，這種改變將產(chǎn)生一系列的現(xiàn)象：水流的分離，柱前馬蹄渦和柱后尾渦的形成。這些改變將會(huì)使柱周圍的泥沙打破原來的平衡狀態(tài)，開始運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致局部沖刷。這種沖刷將影響平臺(tái)的穩(wěn)定性，極大地威脅了平臺(tái)的安全工作。本文將主要對(duì)平臺(tái)圓柱樁腳周圍的局部沖刷機(jī)理進(jìn)行研究探討，運(yùn)用有限元軟件ANSYSCFX對(duì)柱周圍的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，提出了今后研究的方向。 本文的主要工作及研究成果是：(1)在總結(jié)了前人

2、的研究資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)在不同的條件下，引起圓柱周圍局部沖刷主要原因的不同，分別敘述了在波浪作用下和波流共同作用下的圓柱周圍的沖刷機(jī)理，并比較和探討了現(xiàn)有的研究方法和存在的沖深公式，分析影響坑深的各因素，為接下來的工作打好理論基礎(chǔ)。 (2)沖刷坑深度是局部沖刷問題的關(guān)鍵。小直徑周圍的沖深公式研究已經(jīng)很成熟，而大直徑周圍的沖深研究相對(duì)比較少，本文總結(jié)了不同直徑范圍內(nèi)大直徑圓柱周圍的沖深公式，運(yùn)用JAVA程序?qū)λ鼈冞M(jìn)行可視化編程，使

3、大直徑圓柱周圍沖深求解變得智能化。 (3)運(yùn)用有限元軟件ANSYSCFX對(duì)圓柱周圍的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，利用CFX的前處理模塊ICEMCFD獨(dú)特的采用映射技術(shù)的六面體網(wǎng)格劃分功能，生成光滑的貼體網(wǎng)格。從模擬出來的流場(chǎng)分布可以清晰地看到圓柱周圍速度的分布、壓力的分布及漩渦的出現(xiàn)。并對(duì)ANSYSCFX提供的多相流算法進(jìn)行了探討，為后續(xù)的研究提出了前進(jìn)的方向。 (4)考慮到局部沖刷對(duì)平臺(tái)的危害很大，本文提到幾種有效的平臺(tái)沖刷防護(hù)的