發(fā)布時(shí)間：2017-12-17 08:15

  本文關(guān)鍵詞：海洋立管渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：海洋立管是連接海洋平臺(tái)和海底設(shè)備的通道，是海洋油氣資源開發(fā)中不可或缺的重要部件。當(dāng)海流以一定的速度流經(jīng)海洋立管時(shí)，會(huì)在立管兩側(cè)發(fā)生交替的漩渦脫落，使立管發(fā)生渦激振動(dòng)。當(dāng)來流速度在一定范圍內(nèi)時(shí)，漩渦脫落頻頻率與海洋立管的固有頻率接近，此時(shí)會(huì)發(fā)生鎖定（Lock-in）現(xiàn)象。發(fā)生鎖定現(xiàn)象時(shí)，漩渦脫落頻率會(huì)維持在立管的固有頻率附近，使立管發(fā)生共振，加劇立管的疲勞破壞。 海洋立管的渦激振動(dòng)特性既與自身的尺寸、材料等參數(shù)有關(guān)系，同時(shí)也受來流速度的影響，一般用約化速度表示立管自身性質(zhì)與來流速度的關(guān)系。研究不同的約化速度下立管的升（阻）力系數(shù)、漩渦脫落頻率和中部位移等關(guān)鍵參數(shù)的變化規(guī)律，可以得到鎖定現(xiàn)象發(fā)生時(shí)的約化速度范圍。同時(shí)，為了增加海洋立管的使用壽命，對(duì)減振裝置進(jìn)行研究是非常有必要的。 本文利用計(jì)算流體力學(xué)軟件ANSYS CFX，分別對(duì)剛性立管的漩渦脫落特性、柔性立管的渦激振動(dòng)特性和整流罩的減振作用進(jìn)行了數(shù)值模擬，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理和對(duì)比。具體的研究?jī)?nèi)容如下： （1）在雷諾數(shù)為200時(shí)，研究了湍流模型對(duì)模擬結(jié)果的影響，通過與文獻(xiàn)結(jié)果的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用大渦模擬（LES）湍流模型時(shí)的計(jì)算精度較高，且收斂速度較快，，適合立管渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬。 （2）在不同的雷諾數(shù)下，對(duì)剛性立管的漩渦脫落特性進(jìn)行了研究。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，得到了流場(chǎng)、剛性立管的升（阻）力系數(shù)和漩渦脫落頻率隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律。 （3）在不同的約化速度下，考慮流固耦合的影響，對(duì)柔性立管的渦激振動(dòng)進(jìn)行了研究。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析的發(fā)現(xiàn)，在約化速度在4到8之間時(shí)，立管的渦激振動(dòng)發(fā)生鎖定現(xiàn)象。 （4）研究了整流罩對(duì)立管渦激振動(dòng)的影響。結(jié)果表明，整流罩可以有效地降低立管受到的阻力和升力變化頻率，并使漩渦的脫落模式發(fā)生變化。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P756.2;P742

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號(hào)：1299379