【摘要】：本論文跟蹤了國內(nèi)外有關(guān)圓柱體及海洋立管渦激振動問題及其抑制措施的最新研究動向，對本領(lǐng)域內(nèi)的研究方法和進展進行了綜述和分析。以海洋立管為研究對象，首先引入附加螺旋側(cè)板的海洋立管模型，并對其相關(guān)幾何參數(shù)進行簡要介紹。在對圓柱繞流理論知識和計算流體力學基本思想深入了解的基礎(chǔ)上，采用ANSYSWORKBENCH14.0分別開展了光滑立管和附加螺旋側(cè)板立管的流場數(shù)值模擬計算，從不同角度探索螺旋側(cè)板對立管渦激抑制的機理，并對側(cè)板幾何參數(shù)進行抑制效率敏感性分析。論文的具體工作和主要研究成果如下： (1)較為全面的回顧和總結(jié)了國內(nèi)外有關(guān)渦激振動抑制措施特別是螺旋側(cè)板方面的研究現(xiàn)狀及其研究方法，找出目前研究成果中存在的不足和待深入研究的問題，明確本文研究方向為螺旋側(cè)板對渦激抑制的機理探索； (2)系統(tǒng)介紹了螺旋側(cè)板相關(guān)幾何參數(shù)和流場基本研究方法。對圓柱體旋渦脫落模式進行了深入的原理分析。針對本文所采用的ANSYS WORKBENCH14.0中CFD計算流體力學分析流程及數(shù)值計算方法原理進行陳述； (3)開展了亞臨界雷諾數(shù)區(qū)域Re=3900下三維光滑立管和附加螺旋側(cè)板立管的流場數(shù)值模擬研究。比較得出，螺旋側(cè)板有明顯抑制立管橫向振動的作用，橫向振幅最高抑制效率可達90%。流體流經(jīng)立管表面時，沿螺旋側(cè)板分流，螺旋側(cè)板的抑制效果即是通過將尾流場渦街分隔成數(shù)個部分來實現(xiàn)的； (4)對固定支撐情況下亞臨界流動區(qū)域中附加不同參數(shù)螺旋側(cè)板的海洋立管渦激振動進行參數(shù)變化對渦激抑制效率的影響分析，從不同角度綜合探索螺旋側(cè)板的抑制機理，其中包括升阻力系數(shù)、順流向中軸線上壓力系數(shù)分布、沿流向中軸線渦量變化、前、后駐點壓力系數(shù)和斯特勞哈爾數(shù)及頻譜分析等。綜合得出：螺距小，側(cè)板高，對橫向振蕩抑制效果較佳。但側(cè)板過高會導致阻力明顯增加。綜合起來，H0.25d_P5d的組合成為最佳螺旋側(cè)板形式，橫向減幅高達90%。對于不同覆蓋率來說，覆蓋1/3螺旋結(jié)構(gòu)時，橫向振幅改善程度達到84.55%。當覆蓋比例達到50%或更高時，振蕩情況減幅基本維持一定水平； (5)提取螺旋側(cè)板對渦激抑制效率影響敏感的幾何參數(shù)，得出側(cè)板高度是最敏感因子。同時介紹了螺旋側(cè)板在海洋工程中特別是SPAR平臺上的應(yīng)用。另外，螺旋結(jié)構(gòu)在很多工程實際中有應(yīng)用之處，如氣象站標桿或煙囪等細長型結(jié)構(gòu)物。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：P756.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈慶龍;;國外某橋風致振動的抑制措施[J];世界橋梁;2008年S1期

2 沙勇;王永學;;穩(wěn)定流與三翼圓柱的流固耦合研究[J];哈爾濱工程大學學報;2007年04期

3 宋吉寧;呂林;張建僑;吳浩;唐國強;李廣偉;滕斌;趙瑞華;;三根附屬控制桿對海洋立管渦激振動抑制作用實驗研究[J];海洋工程;2009年03期

4 張蕙;楊建民;肖龍飛;楊立軍;;均勻流中深水系泊Truss Spar平臺渦激運動試驗研究[J];海洋工程;2011年04期

5 楊加棟;張曉靈;杜寶銀;蔣曉斌;相政樂;;螺旋列板——深水立管渦激振動抑制裝置[J];海洋技術(shù);2010年04期

6 婁敏;郭海燕;董文乙;;敲擊對海洋立管渦激振動抑制作用的試驗研究[J];水動力學研究與進展A輯;2007年04期

7 孫友義;陳國明;暢元江;許亮斌;;基于渦激抑制的隔水管浮力塊分布方案優(yōu)化[J];中國石油大學學報(自然科學版);2009年03期

8 王增波;黃維平;苑健康;柳偉;蘆斐;韓輝;;立管擾流裝置Helical Strakes的數(shù)值模擬分析[J];石油化工高等學校學報;2011年04期

9 李小超;王永學;李廣偉;;海底懸跨管線渦激振動實驗方法探討[J];實驗力學;2010年04期

10 苑健康;黃維平;;二維立管Helical Strakes繞流場的ANSYS-CFD分析[J];船海工程;2010年04期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 徐楓;結(jié)構(gòu)流固耦合振動與流動控制的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

本文編號：2771914