海洋管道是海洋平臺的重要組成部分之一,大多為長細(xì)比較大的柔性立管。作為輸流通道,管道內(nèi)通常會有高速油或氣通過,對管道的振動幅值和頻率產(chǎn)生較大的影響,但當(dāng)前對海洋立管管道內(nèi)流振動響應(yīng)的研究涉及較少。本文運(yùn)用CFD數(shù)值模擬方法,研究大長細(xì)比的柔性管道在內(nèi)外流工況下的雙向流固耦合,分析管道內(nèi)流對管道渦激振動的影響。首先,運(yùn)用單向流固耦合方法模擬只有內(nèi)流工況下管道的振動響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)管道在一端固定另一端鉸接的工況下,隨著內(nèi)流速增大,內(nèi)流沖擊力會促使彎曲彈性管體產(chǎn)生拉伸的傾向,由于受兩端支撐約束作用,彈性管的整體曲率則呈現(xiàn)比較明顯的增加趨勢。然后,通過數(shù)值仿真方法對有無內(nèi)流工況下的管道進(jìn)行模擬,并進(jìn)行傅里葉譜分析,發(fā)現(xiàn)兩者的主振動頻域及振幅相差較大,振動頻率與無內(nèi)流時(shí)相比較低。當(dāng)管道的低頻振動占主導(dǎo)并在附加動力的影響下,自振低頻的頻率也會隨之降低,柔性管將會更易在結(jié)構(gòu)低階自振頻率附近發(fā)生鎖振現(xiàn)象。最后,對管道內(nèi)流速度大小對管道振動響應(yīng)的影響進(jìn)行進(jìn)一步研究,發(fā)現(xiàn)低流速時(shí)管道的振型變化較小。隨著內(nèi)流流速的增加,管道的振型發(fā)生較大變化,振幅也隨之增大。為了更深入地研究管道內(nèi)流的影響,本文改變了外流工況...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1渦分裂現(xiàn)象[16]

圖1-1渦分裂現(xiàn)象[16]Fig.1.1Vortexsplittingphenomenon[16]現(xiàn)狀者也對立管的渦激振動現(xiàn)象有許多研究成果[40]。陳偉分布等因素對渦激振動響應(yīng)及附加質(zhì)量的影響[30]。研與立管兩端的頂張力有關(guān)，隨著流場范圍的增大，各線的斜率變化有較大差....

圖2-1邊界層分離圖

第二章渦激振動的基本概念活中隨處可見渦激振動，如電線在風(fēng)經(jīng)過時(shí)會產(chǎn)生上下振動，美為渦激振動而毀壞。圓柱狀結(jié)構(gòu)物處于有一定速度的流體中，其，漩渦反過來又會引起圓柱體振動，這種流體與結(jié)構(gòu)物之間的相動”[48]。由于圓柱形構(gòu)件在海洋工程領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，渦激振數(shù)值仿真研究的重點(diǎn)。然而....

圖2-2流體對圓柱體的作用示意圖

柱體表面出現(xiàn)與瀉渦旋轉(zhuǎn)方向相反的環(huán)向流速1v，如圖2-2所示。此時(shí)發(fā)放瀉渦的一側(cè)圓柱表面流體的流速為1vv，小于初始流速v。而柱體另一端的流體流速變?yōu)?vv，流速增加，由于流速差異圓柱兩側(cè)形成與來流方向垂直的壓力差，即升力LF。隨著尾渦脫落逐漸遠(yuǎn)離圓柱體并向下游移....

圖2-3斯特勞哈爾數(shù)隨雷諾數(shù)變化規(guī)律

第二章渦激振動的基本概念多數(shù)區(qū)域較為穩(wěn)定，說明瀉渦發(fā)放較為規(guī)則有序。當(dāng)雷諾數(shù)處于亞臨界狀5310eR，tS的值穩(wěn)定在0.2左右；當(dāng)雷諾數(shù)繼續(xù)增大時(shí)，tS也隨之增內(nèi)瀉渦不規(guī)則發(fā)放，tS難以確定；當(dāng)雷諾數(shù)增加到超臨界狀態(tài)時(shí)，即.351下降到達(dá)0.27附近....

本文編號：3902320