本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)的離散渦方法及其在海洋平臺渦激運動中的應(yīng)用

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【摘要】：深水海洋平臺是當(dāng)前世界范圍內(nèi)進(jìn)行深海油氣礦產(chǎn)資源開發(fā)的主要海工裝備,具有特征尺度大,作業(yè)海域深的特點。在海洋環(huán)境下,由于漩渦脫落海洋平臺容易發(fā)生渦激運動(VIM)現(xiàn)象,使得與平臺連接的錨鏈和立管等結(jié)構(gòu)將承受更強(qiáng)的疲勞破壞,縮短疲勞壽命。自1996年被發(fā)現(xiàn),VIM一直被視為海洋工程領(lǐng)域的研究熱點與難點�；诹骱瘮�(shù)的DVM模型原理簡明,易于數(shù)值實現(xiàn),計算不受單元網(wǎng)格限制,在關(guān)心的渦量集中區(qū)具有很高的流場分辨率,可以用大時間步長模擬高雷諾數(shù)流場,尤其適用于研究海洋平臺的VIM等問題。本文利用DVM模型,對低質(zhì)量比Spar平臺和深吃水半潛平臺的VIM現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬,旨在分析平臺的VIM響應(yīng)特性,并嘗試從機(jī)理上解釋VIM產(chǎn)生原因。為驗證所采用的DVM模型的有效性,本文編寫了基于Fortran語言的計算程序,對比了新生渦的不同布置方式對計算結(jié)果的影響、不同受力計算式的計算效果以及不同核函數(shù)在誘導(dǎo)渦團(tuán)速度方面的差異,提出了防止渦團(tuán)進(jìn)入物體內(nèi)的幾何鏡像法,討論了DVM方法對單柱體和多柱體結(jié)構(gòu)的不同處理方式。而后以固定圓柱和彈性支承圓柱為例,模擬了二維圓柱體在不同約束下的繞流特性和運動特征,通過與前人試驗對比,證明本文所采用的基于渦量-流函數(shù)方程的DVM模型對于解決高雷諾數(shù)繞流問題行之有效。由于當(dāng)前計算方法的限制,本文將選取的低質(zhì)量比Spar平臺和深吃水半潛平臺做二維簡化處理,對其在不同工況下的VIM響應(yīng)特性進(jìn)行數(shù)值研究,給出了平臺尾流場結(jié)構(gòu)、平臺受力曲線、橫蕩與縱蕩位移以及VIM運動軌跡,分析了平臺的頻率響應(yīng)規(guī)律。通過對典型海洋平臺二維模型的VIM研究,從流場結(jié)構(gòu)、受力和位移變化的角度進(jìn)一步加深對VIM特征和機(jī)理的認(rèn)識。
【關(guān)鍵詞】：離散渦方法 海洋平臺 高雷諾數(shù) 渦激運動
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.38
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-19
• 1.1 課題背景及意義8-11
• 1.2 海洋平臺簡介11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展12-17
• 1.3.1 渦激運動的試驗研究12-15
• 1.3.2 渦激運動的數(shù)值研究15-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 2 柱體的渦激運動19-25
• 2.1 渦激運動概述19-20
• 2.2 渦激運動的特征20-22
• 2.3 與渦激運動相關(guān)的參數(shù)22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 渦量-流函數(shù)離散渦方法25-33
• 3.1 離散渦方法概述25-28
• 3.2 控制方程28-29
• 3.3 隨機(jī)剛性渦模型29-31
• 3.4 邊界條件31-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 4 離散渦方法的數(shù)值實現(xiàn)33-53
• 4.1 物面邊界的離散33-35
• 4.1.1 初始點渦的布置方式33-34
• 4.1.2 物面控制點數(shù)的確定34-35
• 4.2 新生渦的脫落35-37
• 4.3 渦團(tuán)的運動37-38
• 4.4 離散渦的特殊處理38-39
• 4.5 物體受力的計算39-42
• 4.6 物體運動的模擬42
• 4.7 多體結(jié)構(gòu)的處理42-43
• 4.8 計算流程43
• 4.9 數(shù)值算例43-52
• 4.9.1 固定圓柱的瀉渦模擬43-47
• 4.9.2 自激運動圓柱軌跡模擬47-52
• 4.10 本章小結(jié)52-53
• 5 典型海洋平臺渦激運動特性的數(shù)值模擬53-72
• 5.1 深吃水半潛式平臺的渦激運動模擬53-61
• 5.1.1 計算模型和坐標(biāo)系定義53-54
• 5.1.2 深吃水半潛式平臺靜止繞流尾渦分析54-59
• 5.1.3 深吃水半潛式平臺受力特性分析59-60
• 5.1.4 深吃水半潛式平臺VIM橫蕩運動分析60-61
• 5.2 低質(zhì)量比Spar平臺的渦激運動模擬61-71
• 5.2.1 計算模型和計算工況61-62
• 5.2.2 尾流場漩渦結(jié)構(gòu)62-63
• 5.2.3 Spar平臺受力特性分析63-65
• 5.2.4 Spar平臺運動響應(yīng)65-69
• 5.2.5 Spar平臺頻率響應(yīng)特性69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況81-82
• 致謝82-83

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊國金;;海洋平臺的地震分析[J];地震工程動態(tài);1982年03期

2 尹群;孫彥杰;李良碧;;油氣泄漏災(zāi)害下海洋平臺風(fēng)險評估及安全措施研究[J];江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年02期

3 蔣國平;黃東陽;解麗娜;;新型可控阻尼系統(tǒng)對海洋平臺減震方法[J];低溫建筑技術(shù);2008年04期

4 劉放;;海洋平臺技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];一重技術(shù);2009年06期

5 徐志海;;海洋平臺建造中重量、重心控制的意義和基本方法[J];船舶設(shè)計通訊;2011年01期

6 壽志成;鄒繼成;;海洋平臺污水處理技術(shù)研究[J];船舶工程;2012年S2期

7 王鵬;蔣軼俊;張磊;王屹瑋;;生活污水處理裝置在海洋平臺上的設(shè)計應(yīng)用[J];船舶工程;2013年S1期

8 鄭兆昌;程保榮;祖武爭;;樁基式海洋平臺動力重分析[J];機(jī)械強(qiáng)度;1990年01期

9 韋明,李玉謙,王升;海洋平臺用鋼[J];寬厚板;2002年04期

10 劉愛霞;石湘;李華軍;;一種海洋平臺廣義模型修正方法的研究[J];振動與沖擊;2007年01期

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1 李剛;張大勇;岳前進(jìn);;基于全壽命總費用最小的抗冰海洋平臺優(yōu)化設(shè)計[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

2 李良碧;王自力;尹群;孫彥杰;;海洋平臺在火災(zāi)、爆炸災(zāi)害下的風(fēng)險評估研究[A];七屆更迭 三十回眸——第七屆船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會全體會議論文集[C];2010年

3 董勝;付新鈺;甘步紅;;購置海洋平臺的風(fēng)險與融資探討[A];2005年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

4 陳聃;;海洋平臺抗震[A];中國地震學(xué)會第三次全國地震科學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文摘要匯編[C];1986年

5 靳猛;趙金城;楊秀英;劉明路;;海洋平臺在火災(zāi)作用下的有限元分析[A];第六屆全國土木工程研究生學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2008年

6 劉明路;趙金城;靳猛;;火災(zāi)作用下海洋平臺溫度場研究[A];第九屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

7 羅永峰;廖冰;遇瑞;烏建中;;某海洋平臺整體提升的施工驗算[A];第二屆全國鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)交流會論文集[C];2008年

8 李長亮;唐健;毛輝;賈玉光;王攀;黃俊;;涂塑管線現(xiàn)場修補(bǔ)與海洋平臺管線涂塑工藝設(shè)計[A];第十五屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集(下)[C];2011年

9 李春明;;海洋平臺的振動試驗方案及其模型設(shè)計[A];2007年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

10 梁天山;王宇;張亞東;王征;殷婷婷;;海洋平臺錨泊方式和纜繩配置研究[A];紀(jì)念顧懋祥院士海洋工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 孫玲 記者 程云鶴;鞍鋼用一流產(chǎn)品撐起我國海洋平臺建設(shè)[N];鞍山日報;2012年

2 王武祥 何丹;湘鋼成功開發(fā)特厚海洋平臺用鋼[N];湘潭日報;2009年

3 李旭東　張宏;海洋平臺用鋼刮起“舞鋼旋風(fēng)”[N];中國冶金報;2011年

4 本報記者 紀(jì)巖青 通訊員 易叢;讓整座海洋平臺與大海對接[N];中國海洋報;2013年

5 趙慧;我國海洋平臺吊機(jī)挺進(jìn)“重型化”[N];中國船舶報;2013年

6 李旭東　李英;舞鋼海洋平臺新產(chǎn)品挺進(jìn)設(shè)備制造業(yè)高端領(lǐng)域[N];世界金屬導(dǎo)報;2011年

7 記者 梁茵邋通訊員 王安軍;國內(nèi)首臺海洋平臺9000米井架組裝完畢[N];中國石油報;2007年

8 記者 陳佳南 通訊員 梁妮;國內(nèi)自主建造最大海洋平臺起重機(jī)完工在即[N];中國船舶報;2010年

9 朱正秋 曾佩;武漢船機(jī)開發(fā)出國內(nèi)最大海洋平臺起重機(jī)[N];中國船舶報;2011年

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1 譚，

本文編號：634459