【摘要】：處于波浪和洋流中的立管兩側(cè)不斷產(chǎn)生周期性的渦旋脫落,其誘發(fā)的渦激振動(dòng)已經(jīng)成為引起結(jié)構(gòu)疲勞損傷的主要因素.隨著深海工程的迅速發(fā)展,深海環(huán)境的復(fù)雜性及柔性立管的大變形使渦激振動(dòng)及其抑制方法的研究尤為重要.文中基于Ansys Workbench平臺(tái),首先對(duì)均勻來(lái)流下的剛性光滑立管及附加不同幾何參數(shù)螺旋側(cè)板立管進(jìn)行了系列運(yùn)算,通過(guò)水動(dòng)力系數(shù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)P17.5D/H 0.25D的螺旋側(cè)板渦激振動(dòng)抑制效果最好;然后采用雙向流固耦合技術(shù)對(duì)剪切來(lái)流下長(zhǎng)徑比為482的光滑柔性立管及附加螺旋側(cè)板參數(shù)為P17.5D/H 0.25D的柔性立管進(jìn)行了三維直接數(shù)值模擬,通過(guò)水動(dòng)力特性及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性兩個(gè)方面進(jìn)行研究.結(jié)果表明:光滑柔性立管在剪切來(lái)流下出現(xiàn)了多階振動(dòng)模態(tài),其尾流場(chǎng)漩渦脫落呈現(xiàn)多種渦結(jié)構(gòu)模式,尾渦動(dòng)力特性在不同截面的變化體現(xiàn)出明顯的三維特征.附加螺旋側(cè)板后加大了順流向的阻力,但立管振動(dòng)幅值有所減小;立管橫流向的振幅最大值由0.85D降至0.14D,橫向振動(dòng)抑制效率高達(dá)83.5%.
[Abstract]:Periodic vortex shedding occurs on both sides of the riser in waves and ocean currents. The induced vortex-induced vibration has become the main cause of structural fatigue damage. With the rapid development of deep-sea engineering, it is very important to study the vortex-induced vibration and its suppression methods due to the complexity of deep-sea environment and the large deformation of flexible riser. By comparing the hydrodynamic coefficients, it is found that the vortex vibration suppression effect of P17.5D/H 0.25D is the best. The hydrodynamic characteristics and structural dynamic characteristics are studied. The results show that there are many vibration modes in the smooth flexible riser under shear flow, and the vortex shedding of the wake field presents a variety of vortex structure modes, and the dynamic characteristics of the wake vortex show obvious three-dimensional characteristics in different cross-sections. After adding the helical side plate, the resistance along the direction of the riser is increased, but the amplitude of the riser vibration decreases, the maximum amplitude of the riser transverse flow decreases from 0.85D to 0.14D, and the lateral vibration suppression efficiency is up to 83.5%.
【作者單位】： 江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51179077) 江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程基金資助項(xiàng)目
【分類(lèi)號(hào)】：P756.2

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本文編號(hào)：2155448