低質量阻尼比圓柱是海洋工程中最常見的結構之一。在設計過程中,對其結構強度的計算當今已經有較為成熟的體系,但對于其渦激振動(影響疲勞強度)的預報,當前在工程上仍然沒有一個能夠兼顧精度與效率的手段。本文的主要內容是基于OpenFoam開源軟件,用數值模擬的方法研究二維與三維圓柱渦激振動之間差異與關聯(lián),并基于此提“安全系數法”,對二維渦激振動的振幅響應曲線進行修正,使其接近三維模型的精度。同時,針對大渦模擬法與雷諾平均法在計算渦激振動中存在的問題分別進行分析與改進,為本文的研究提供基礎。本文的主要工作如下:首先,運用大渦模擬法研究三維圓柱渦激振動中的三維效應。同時,為了克服大渦模擬耗時較大的缺點,研究了不同并行計算方式下,大渦模擬的精度與計算效率,探究適用于圓柱繞流及大渦模擬的最佳并行計算策略,并通過展向網格層數為1～64的三維模型的大渦模擬法計算結果分析,研究展向網格數對大渦模擬精度的影響。分析了最為合適的網格層數與并行計算策略,以提高大渦模擬法的精度與計算速度。然后,運用雷諾平均法研究三維效應的缺失對二維圓柱渦激振動數值模擬結果的影響。同時,針對標準SST湍流模型在計算尾流場完全湍流情況的...

【文章頁數】：138 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１深水平臺種類??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｄｅｅｐ?ｗａｔｅｒ?ｐｌａｔｆｏｒｍ??

此時的油氣開采一般使用浮式平臺。浮式平臺主要包括浮式生產儲油卸油船??（Ｆｌｏａｔｉｎｇ?Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?Ｓｔｏｒａｇｅ?ａｎｄ?Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ）、半潛式平臺（Ｓｅｍｉ－Ｆｌｏａｔｉｎｇ?Ｐｒｏｃｕｃｔｉｏｎ??Ｆａｃｉｌｉｔｙ）、張力腿平臺（Ｔｅｎｓｉｏｎ?Ｌｅｇ?....

圖１．２低雷諾數時響應分支??

諾數和高雷諾數的界定并沒有很明確的界限，只能給出大致的范圍。??１．２．１．１低雷諾數響應??低雷諾數圓柱渦激振動響應如圖１．２所示。此時響應有兩個分支，分別為初始分支??（ｉｎｉｔｉａｌ?ｂｒａｎｃｈ）和下端分支（ｌｏｗｅｒ?ｂｒａｎｃｈ），其中最大振幅出現(xiàn)在下端分支上。??初....

圖１．３橫流向最大振幅隨雷諾數的變化情況??．．ａｒ

１．２．１．２中等雷諾數響應??在中等雷諾數條件下，根據質量一阻尼參數的不同，潤激振動系統(tǒng)會出現(xiàn)兩種??不同的響應，如圖１．４和１．５所示。當較大時（圖１．４），渦激振動的響應只有兩個??分支，分別對應為初始分支和下端分支，其中最大振幅出現(xiàn)在初始分支上。當較小??時（圖１．５），....

圖２．１平板和曲面結構的邊界層示意圖??

運動速度遠大于橫流向運動速度。此時，這些漩渦的運動被限制在邊界層內。同時，在??邊界層內，粘性力的影響不可忽略。假定來流均勻，且方向與模型平行，平板和曲面結??構的邊界層示意圖如圖２．１所示。??１?＇Ｖ?／，：?；１?：謂⑴?ｙ?／ｓｈｅａｒ，ａｙｅｒ??ｊ?ｉ?§?傾卜?一?....

本文編號：4043167