【摘要】：圓柱狀結(jié)構(gòu)在海洋工程領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,例如樁群、油氣管道、平臺上的鉆探、采油、注水立管等。研究既能減阻又能減振并且具有全向性的圓柱渦激振動抑制措施具有重要的理論意義和實用價值。 本論文基于FLUENT軟件平臺,以二維不可壓縮粘性流體的Navier-Stokes方程為控制方程,采用處理壓力速度耦合關(guān)系的SIMPLE算法,對圓柱周圍順軸向均布板條的全向性減阻減振結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬研究�？紤]雷諾數(shù)Re=100~300的層流流動,計算代表減阻、減振性能的時均阻力系數(shù)、脈動升力系數(shù)和斯特勞哈爾數(shù),研究各參數(shù)的變化規(guī)律以及圓柱近壁面流場的基本特性。探討帶軸向板條圓柱減阻、減振的有效性和工作機理,為工程設(shè)計和物理模型試驗提供指導(dǎo)。 對二維非定常單圓柱繞流進行數(shù)值模擬,進行網(wǎng)格無關(guān)性和計算方法正確性的驗證。計算單圓柱繞流的時均阻力系數(shù)、脈動升力系數(shù)和斯特勞哈爾數(shù),計算結(jié)果與模型試驗數(shù)據(jù)符合良好。 計算帶軸向板條圓柱繞流的時均阻力系數(shù)、脈動升力系數(shù)、斯特勞哈爾數(shù)、渦脫落頻率等,對渦量、速度、壓力等流場特征進行分析。Re=100~300時帶軸向板條圓柱結(jié)構(gòu)內(nèi)部主圓柱的時均阻力系數(shù)相比單圓柱有所降低,降幅為2.8%~14.2%,隨著雷諾數(shù)的變大,時均阻力系數(shù)基本是先降低后升高,在Re=175時減阻效果最差。當(dāng)Re175~180時,隨著雷諾數(shù)的增大,單圓柱脈動升力系數(shù)通常逐漸增大,但是帶軸向板條圓柱脈動升力系數(shù)出現(xiàn)穩(wěn)定而明顯的降低,在Re=200~300范圍內(nèi)平均降低20%,減振效果明顯�？傊�,當(dāng)Re175~180時,帶軸向板條圓柱的減阻、減振性能穩(wěn)定、良好。 帶軸向板條圓柱斯特勞哈爾數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律與單圓柱情況下相似,整體脫渦頻率降低。研究表明:Re=100~300范圍內(nèi),帶軸向板條圓柱斯特勞哈爾數(shù)S_1~c與單圓柱斯特勞哈爾數(shù)S_1~c之間的關(guān)系為: S_1~c≈0.873S_t~s。此關(guān)系式可以為帶軸向板條圓柱斯特勞哈爾數(shù)的獲取提供參考。
【圖文】：

些被拖曳的剪切層攜帶著具有反方向渦量的流體，終導(dǎo)致了旋渦的脫落。接下來，下面的旋渦成長層攜帶著具有反方向渦量的流體穿過尾跡，從而過程不斷重復(fù)造成旋渦交替脫落，在圓柱下游形個重要因素：(1) 剪切層必須卷起，形成具有充的相互作用。因此，破壞這兩個因素中的任意一振動的目的。另外，除剪切層提供的有旋流體之的挾帶輸送效應(yīng)對于旋渦的成長也是必需的[4]。側(cè)的卷吸層相遇和相互作用的區(qū)域）從尾流軸線有關(guān)[4]。人們認(rèn)為對卷吸層進行干涉，可能會達(dá)圖 1- 1 a、b 表示流體的挾帶輸送，c 為分離剪切層卷起形成的逆流[3]圖 1-1

一定角度局部裹覆時則變成單向性方法。裹覆裝置一旦成為單向性方法，則對來流方向十分敏感，不適用于流向變化頻繁的環(huán)境。裹覆法中開孔管套、絲網(wǎng)、軸向棒條、軸向板條全向性明顯，，圖1-2給出其中幾種方法的示意圖。圖 1- 1 a、b 表示流體的挾帶輸送，c 為分離剪切層卷起形成的逆流[3]圖 1-1
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P75

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 蘇銘德,康欽軍;亞臨界雷諾數(shù)下圓柱繞流的大渦模擬[J];力學(xué)學(xué)報;1999年01期

本文編號：2647302