海洋工程結(jié)構(gòu)體在海底壁面的影響下,振動響應和流固耦合機理與孤立時有較大區(qū)別,疲勞破壞和失效亦有所不同,故研究海洋工程結(jié)構(gòu)在近壁面邊界下的渦激振動有較大工程價值。本文將對近壁面圓柱渦激振動進行三維數(shù)值模擬研究。為研究近壁面圓柱渦激振動時“流場—圓柱—壁面”三者之間的耦合機理,采用大渦模擬方法在折合速度Ur∈[2,12],對應的雷諾數(shù)Re∈[2000,12000]下研究了間隙比G/D（=2、1、0.75、0.5、0.25和0.005）時圓柱渦激振動的振動響應和流固耦合機理,研究發(fā)現(xiàn):近壁面圓柱渦激振動根據(jù)振動特性可分為三個區(qū)域:區(qū)域1:間隙比G/D∈[0.75,2],圓柱振動主要受壁面邊界的影響,有完整的初始分支、上分支和下分支。區(qū)域2:間隙比G/D∈[0.25,0.5],部分算例圓柱與底部壁面碰撞,圓柱部分浸入到底面邊界層中,圓柱振動誘導壁面邊界層強制分離產(chǎn)生一個順時針分離渦,分離渦抑制底部渦脫的形成和發(fā)展;當折合速度增大U_r時,圓柱底部壁面邊界層變薄,底部渦脫會緊貼壁面無法向下游發(fā)展。區(qū)域3:間隙比G/D=0.005,最大的無量綱最大振幅A*_max

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 近壁面靜止圓柱繞流研究現(xiàn)狀
    1.3 近壁面圓柱渦激振動研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 數(shù)值模擬基本理論與方法
    2.1 引言
    2.2 湍流數(shù)值模擬
    2.3 大渦模擬
    2.4 流場控制方程的離散與求解
    2.5 流固耦合求解模塊搭建
        2.5.1 數(shù)值模型的建立
        2.5.2 圓柱運動控制方程
        2.5.3 動網(wǎng)格方法
        2.5.4 模塊搭建
    2.6 本章小結(jié)
第3章 數(shù)值模擬驗證
    3.1 引言
    3.2 雷諾數(shù)Re=3900靜止圓柱繞流
    3.3 單自由度圓柱渦激振動的三維數(shù)值模擬驗證
    3.4 網(wǎng)格獨立性和時間步長無關性驗證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 近壁面圓柱渦激振動的三維數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 圓柱的振動響應
        4.2.1 振動分區(qū)
        4.2.2 力的系數(shù)
        4.2.3 非線性響應
    4.3 流固耦合機理
        4.3.1 振動分區(qū)機理
        4.3.2 非線性響應機理
        4.3.3 附加質(zhì)量
    4.4 流場結(jié)構(gòu)
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3729001