發(fā)布時間：2020-05-16 14:07

【摘要】：多柱(管)系統(tǒng)作為深海油氣開采中普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式,在海洋工程中得到了廣泛的應(yīng)用,由于其排列密集,極易在波、浪、流等聯(lián)合作用下發(fā)生相互碰撞,造成破壞,對多柱(管)體系統(tǒng)的靜止繞流及耦合共振現(xiàn)象的研究越來越受到海洋工程界的關(guān)注。由于技術(shù)需求和經(jīng)濟(jì)考慮,在海底管線鋪設(shè)過程中往往采用直徑不等的多柱(管)體系統(tǒng),然而目前對于直徑不等的多柱(管)體系統(tǒng)靜止繞流與由此誘發(fā)的振動等諸多問題尚未得到深入地研究,針對該情況,本文采用物理模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法開展了直徑不等的多柱體系統(tǒng)的靜止繞流及渦激振動現(xiàn)象的研究,本文研究工作可為海洋工程中直徑不等的多柱體系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)依據(jù)。 通過粒子圖像測速(PIV)技術(shù)開展了直徑不等的多柱體在靜止繞流及渦激振動情況下的時均、瞬時尾流特征的試驗(yàn)研究,獲得了瞬時的速度矢量、渦量等值線及時均的速度矢量、流線拓?fù)�、渦量等值線、無因次雷諾應(yīng)力等值線等,探討了間距比對直徑不等的多柱體后的時均、瞬時尾流形態(tài)、旋渦脫落頻率、渦激振動振幅等的影響,從可視化的角度揭示了直徑不等的并列圓柱中出現(xiàn)的間隙流交替偏斜現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制。 通過計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)對直徑不等的多柱體靜止繞流及渦激振動現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。在直徑不等的多柱體靜止繞流的數(shù)值研究中,主要分析了直徑不等的并列圓柱在大間距條件下瞬時流場中同相位與反相位旋渦交替脫落的演化過程,總結(jié)了該現(xiàn)象的產(chǎn)生原因;研究了直徑不等的串列圓柱后的雙穩(wěn)態(tài)流現(xiàn)象。在串列下游小直徑圓柱的渦激振動的數(shù)值研究中,主要分析了不同間距條件下的串列圓柱的升力系數(shù)、振幅的時程曲線及兩柱后的瞬時尾流形態(tài)。 通過物理模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)間距對直徑不等的多柱體后的尾流特征有很大影響。直徑不等的并列雙柱在不同的間距下存在不同的尾流形態(tài):偏態(tài)流形態(tài)及不同尺度的旋渦脫落形態(tài)。直徑不等的串列圓柱在不同間距下的尾流形態(tài)可分為單一旋渦脫落、雙穩(wěn)態(tài)流及雙旋渦脫落形態(tài),其中雙穩(wěn)態(tài)流發(fā)生的間距范圍與上、下游圓柱的直徑比有關(guān),其范圍隨著上、下游圓柱直徑比的增大而減小。在串列下游小直徑圓柱渦激振動研究中發(fā)現(xiàn)間距對上、下游圓柱的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)、尾流形態(tài)會產(chǎn)生一定影響。隨著間距的增大,下游振動圓柱的振幅逐漸增大,上、下游圓柱后的旋渦脫落頻率也逐漸增大。
【圖文】：

圖 1-1. 半潛式平臺圖 圖 1-2 單排海洋立管布設(shè)圖圖 1-3 背負(fù)式海底管線（www.devol.com/about/gallery.asp）此外，，在海洋工程中，由于技術(shù)需要和經(jīng)濟(jì)考慮，管線鋪設(shè)操作中往往需要在主管線附近同時布置小直徑的輔助管線作為紐帶，為保證小直徑管線能在平臺和海底之間有

圖 1-1. 半潛式平臺圖 圖 1-2 單排海洋立管布設(shè)圖圖 1-3 背負(fù)式海底管線（www.devol.com/about/gallery.asp）此外，在海洋工程中，由于技術(shù)需要和經(jīng)濟(jì)考慮，管線鋪設(shè)操作中往往需要在主管線附近同時布置小直徑的輔助管線作為紐帶，為保證小直徑管線能在平臺和海底之間有
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P756.2

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2666848