海底管道被廣泛應(yīng)用于海底油氣的運(yùn)輸。但由于海底環(huán)境的不平整或是沖刷作用等原因都可能在海底管道與海底之間產(chǎn)生一定的間隙，從而發(fā)展成懸跨管道。懸跨的出現(xiàn)使其在海流作用下形成周期性的漩渦，漩渦的交替脫落會(huì)使物體表面的壓力呈周期性的變化，繼而導(dǎo)致管道在垂直流向（Cross-Flow，簡稱CF）和順流向（In-Line，簡稱IL）發(fā)生振動(dòng)，而管道的振動(dòng)反過來又會(huì)改變尾渦結(jié)構(gòu)，這種流固耦合的現(xiàn)象稱之為渦激振動(dòng)（Vortex-Induced Vibration，簡稱VIV）。渦激振動(dòng)是決定海底管道的使用壽命、引發(fā)懸跨疲勞失效的主要原因之一。關(guān)于懸跨海底管道渦激振動(dòng)的問題，可以簡化為均勻來流下靠近壁面的振蕩圓柱水動(dòng)力特性問題�，F(xiàn)有的關(guān)于海底管道水動(dòng)力特性的研究主要是針對靜止圓柱，但當(dāng)渦激振動(dòng)發(fā)生時(shí)，管道水動(dòng)力特性將會(huì)發(fā)生變化，而關(guān)于近壁面振蕩圓柱水動(dòng)力特性的研究則十分稀少。此外，現(xiàn)有的用于預(yù)報(bào)立管渦激振動(dòng)的水動(dòng)力系數(shù)數(shù)據(jù)一般都是由自由邊界圓柱強(qiáng)迫振蕩試驗(yàn)得到的，缺少用于預(yù)報(bào)海底管道的渦激振動(dòng)的水動(dòng)力系數(shù)。因此本文中所進(jìn)行的關(guān)于近壁面強(qiáng)迫振蕩圓柱水動(dòng)力特性研究對于了解海底管道的水動(dòng)力特性以及對其渦激振動(dòng)... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 渦激振動(dòng)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 渦激振動(dòng)預(yù)報(bào)模型研究
        1.2.2 剛性圓柱渦激振動(dòng)試驗(yàn)研究
    1.3 海底管水動(dòng)力特性研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的創(chuàng)新點(diǎn)及主要工作
第二章 圓柱繞流及渦激振動(dòng)基本理論
    2.1 引言
    2.2 圓柱繞流現(xiàn)象
        2.2.1 尾流形式
        2.2.2 泄渦機(jī)理
        2.2.3 泄渦頻率
    2.3 阻力與升力
    2.4 渦激振動(dòng)及相關(guān)無因次參數(shù)
        2.4.1 流參數(shù)
        2.4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.4.3 流體與結(jié)構(gòu)物相互作用參數(shù)
    2.5 近壁面對圓柱水動(dòng)力特性的影響
    2.6 本章小結(jié)
第三章 近壁面圓柱強(qiáng)迫振蕩試驗(yàn)描述
    3.1 引言
    3.2 試驗(yàn)裝置
    3.3 儀器設(shè)備
    3.4 模型
    3.5 試驗(yàn)內(nèi)容
    3.6 基本方程與數(shù)據(jù)處理
    3.7 本章小結(jié)
第四章 近壁面圓柱強(qiáng)迫振蕩試驗(yàn)結(jié)果分析與討論
    4.1 雷諾數(shù)對強(qiáng)迫振蕩圓柱水動(dòng)力系數(shù)的影響
        4.1.1 雷諾數(shù)對平均阻力系數(shù)的影響
        4.1.2 雷諾數(shù)對振蕩阻力系數(shù)的影響
        4.1.3 雷諾數(shù)對升力系數(shù)的影響
        4.1.4 雷諾數(shù)對升力相位角的影響
        4.1.5 雷諾數(shù)對升力系數(shù)與速度同相位分量的影響
        4.1.6 雷諾數(shù)對附加質(zhì)量系數(shù)的影響
        4.1.7 結(jié)論總結(jié)
    4.2 近壁面對強(qiáng)迫振蕩圓柱水動(dòng)力系數(shù)的影響
        4.2.1 間隙比 G/D 對平均阻力系數(shù)的影響
        4.2.2 間隙比 G/D 對振蕩阻力系數(shù)的影響
        4.2.3 間隙比 G/D 對振蕩升力系數(shù)的影響
        4.2.4 間隙比 G/D 對升力相位角的影響
        4.2.5 間隙比 G/D 對附加質(zhì)量系數(shù)的影響
        4.2.6 不同振蕩幅值對升阻力系數(shù)的影響
        4.2.7 結(jié)論總結(jié)
    4.3 關(guān)于高階水動(dòng)力系數(shù)的分析
        4.3.1 高階振蕩阻力系數(shù)
        4.3.2 高階振蕩升力系數(shù)
        4.3.3 振蕩幅值的影響
        4.3.4 結(jié)論總結(jié)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 高雷諾數(shù)圓柱繞流數(shù)值模擬
    5.1 問題描述
    5.2 控制方程以及數(shù)值離散
        5.2.1 控制方程
        5.2.2 數(shù)值離散
    5.3 數(shù)值計(jì)算概況
        5.3.1 計(jì)算域
        5.3.2 邊界條件
        5.3.3 網(wǎng)格劃分
    5.4 網(wǎng)格與時(shí)間步長收斂性
        5.4.1 網(wǎng)格收斂性
        5.4.2 時(shí)間步長收斂性
    5.5 結(jié)果與分析
        5.5.1 CDm，CLrms和 St
        5.5.2 圓柱尾部壓力系數(shù) CPb
        5.5.3 泄渦角θsep
    5.6 本章總結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表（或錄用）的學(xué)術(shù)論文
在學(xué)期間科研成果、獲獎(jiǎng)及專利情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]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)



本文編號(hào)：2951072