隨著海上油氣工程不斷向深水區(qū)域發(fā)展，海洋立管變得越來越長、結(jié)構(gòu)越來越柔。渦激振動(dòng)（VIV）是深海立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括鉆井、生產(chǎn)立管和出口立管設(shè)計(jì)必須考慮的一個(gè)重要問題。劇烈的流場(chǎng)接觸到立管后產(chǎn)生的渦激振動(dòng)可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)造成立管高度疲勞損傷。由立管渦激振動(dòng)引起的損傷可能會(huì)降低立管的使用壽命，甚至?xí)绊懙狡脚_(tái)的安全。本文采用瞬態(tài)流固耦合方法模擬柔性立管的渦激振動(dòng)效應(yīng)，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件CFX進(jìn)行流場(chǎng)的模擬，結(jié)構(gòu)分析有限元軟件ANSYS模擬結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)，通過ANSYS自帶的workbench平臺(tái)對(duì)立管受力和結(jié)構(gòu)變形之間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的交互耦合。本文采用大渦模擬湍流模型，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)立管渦激振動(dòng)的三維模擬。主要研究內(nèi)容分為三個(gè)部分：首先，對(duì)均勻來流下小長徑比立管的渦激振動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明小長徑比立管主要為低階模態(tài)的振動(dòng)，來流引起的渦激振動(dòng)幅值非常小，特別是順流向振動(dòng)幅值基本可以忽略；然后，對(duì)均勻流下大長徑比柔性立管進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比表明，本文的大渦模擬較真實(shí)地反映了試驗(yàn)結(jié)果，立管橫向渦激振動(dòng)響應(yīng)顯著。同時(shí)，對(duì)比了... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

邊界層分離示意圖

卡門渦街示意圖

圖 2-3 圓柱體尾渦脫落形式與雷諾數(shù) Re的關(guān)系剛性圓柱繞流中另外一個(gè)重要的參數(shù)，是 Strouhal 數(shù)（簡稱 St 數(shù)），它個(gè)與旋渦脫落頻率相關(guān)的無量綱常數(shù)，是表示旋渦脫落特性的相似準(zhǔn)數(shù)。示為sf DStU (2-2)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海洋立管渦激振動(dòng)的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)與展望[J]. 黃旭東,張海,王雪松.  海洋學(xué)研究. 2009(04)
[2]細(xì)長海洋結(jié)構(gòu)物渦激振動(dòng)研究綜述(英文)[J]. 潘志遠(yuǎn),崔維成,張效慈.  船舶力學(xué). 2005(06)
[3]圓柱及其組合體水動(dòng)力與渦激振動(dòng)計(jì)算[J]. 孫玉東,王偉東,劉忠族,程貫一.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯). 2005(03)
[4]分塊法研究圓柱繞流升阻力[J]. 鄧見,黃鈺期,任安祿.  力學(xué)與實(shí)踐. 2004(01)
[5]動(dòng)網(wǎng)格生成技術(shù)[J]. 史忠軍,徐敏,陳士櫓.  空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003(01)
[6]一種基于材料韌性耗散分析的疲勞損傷定量新方法[J]. 葉篤毅,王德俊,童小燕,姚磊江.  實(shí)驗(yàn)力學(xué). 1999(01)

博士論文
[1]分析流固耦振的新方法及其應(yīng)用研究[D]. 蘇海東.華中科技大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2916707