立管是海洋油氣開發(fā)中連接海底井口與海面平臺的關(guān)鍵部件,通常處于惡劣的海洋環(huán)境條件中,因此在波浪和海流的作用下容易發(fā)生渦激振動。隨著深海油氣開發(fā)的不斷發(fā)展,容易引起立管疲勞破壞的渦激振動更加不可忽略。目前,國內(nèi)外學(xué)者主要采用三維數(shù)值方法研究單一海洋立管的渦激振動特性,而對群式站立式立管的渦激振動特性的研究還較少見諸于文獻(xiàn)當(dāng)中。本文首先運用繞流模擬的方法對群式站立式立管的四個浮筒進(jìn)行繞流模擬研究。結(jié)果表明拖曳力均值都隨著入射角(來流方向和浮筒中心線連線的夾角)的增大而增大,繞流結(jié)果的拖曳力均值比公開結(jié)果的均值大20%；脈動拖曳力都隨著入射角的增大而減小。因而可以認(rèn)為本文的計算分析模型能夠較好的模擬浮筒的渦激振動特性。在繞流計算分析模型的基礎(chǔ)上本文對群式站立式立管浮筒進(jìn)行了流固耦合分析。結(jié)果表明：繞流、流固耦合以及實驗的結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn)流固耦合結(jié)果比繞流結(jié)果小,流固耦合結(jié)果和實驗結(jié)果的吻合程度高。流固耦合結(jié)果表明在同一流速下隨著入射角的增大拖曳力系數(shù)均值也隨著增大；在同一入射角不同流速時拖曳力系數(shù)均值隨著流速的增大而減小。最大拖曳力系數(shù)均值小于2,最大升力系數(shù)的均方差值小于0.9。流固耦合條件下的四浮筒和單浮筒的阻力系數(shù)的對比可知入射角0度和30度時阻力系數(shù)主要呈現(xiàn)為遮蔽效應(yīng),在入射角為60度和90度時阻力系數(shù)主要表現(xiàn)為放大效應(yīng)。在入射角為0度時浮筒后方出現(xiàn)單一渦街呈2S泄放模式,在其他入射角情況下浮筒后方渦街泄放方式復(fù)雜,甚至只有零散的旋渦而沒有形成渦街；對所有的渦街而言渦街都有向上偏移的情況。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P756.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
    1.2 深水立管系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式
    1.3 群式站立式立管的優(yōu)點
    1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 單一偏移式立管
        1.4.2 群式站立式立管
    1.5 國內(nèi)外渦激振動研究現(xiàn)狀
    1.6 論文的主要工作和創(chuàng)新點
        1.6.1 論文的主要工作
        1.6.2 論文的主要創(chuàng)新點
2 渦激振動的基本理論
    2.1 渦激振動概述
    2.2 渦的產(chǎn)生和脫落
        2.2.1 旋渦的產(chǎn)生
        2.2.2 旋渦的脫落形態(tài)
    2.3 渦激拖曳力和渦激升力
    2.4 渦激振動相關(guān)參數(shù)
        2.4.1 雷諾數(shù)
        2.4.2 Strouhal頻率
        2.4.3 約化速度
        2.4.4 “拍”
3 渦激振動數(shù)值模擬方法
    3.1 控制方程
    3.2 剪切壓力輸運（SST）模型
    3.3 網(wǎng)格生成技術(shù)
        3.3.1 Y Plus的設(shè)置
        3.3.2 網(wǎng)格加密
        3.3.3 最大網(wǎng)格尺寸
        3.3.4 縱橫比
        3.3.5 網(wǎng)格質(zhì)量檢查
4 群式站立式立管浮筒結(jié)構(gòu)的三維繞流模擬
    4.1 計算分析模型
    4.2 繞流結(jié)果和已有結(jié)果的對比
    4.3 繞流群式站立式立管浮筒的Cd、Cd-、Cl
        4.3.1 不同流速下群式站立式立管浮筒的Cd、Cd-、Cl
        4.3.2 繞流條件不同入射角群式站立式立管浮筒的Cd、Cd-、Cl
    4.4 繞流群式站立式立管浮筒的時域頻域分析
    4.5 四浮筒繞流結(jié)果與單浮筒繞流結(jié)果對比
        4.5.1 單浮筒計算分析模型
        4.5.2 繞流條件不同流速下單浮筒的Cd、Cd-、Cl
        4.5.3 四浮筒繞流結(jié)果與單浮筒繞流結(jié)果對比
    4.6 流場渦瀉
    4.7 本章小結(jié)
5 群式站立式立管浮筒的三維流固耦合模擬
    5.1 計算分析模型
    5.2 流固耦合結(jié)果和已有結(jié)果的對比
    5.3 流固耦合條件下群式站立式浮筒浮筒的Cd、Cd-、Cl
        5.3.1 流固耦合不同流速下群式站立式立管浮筒的Cd、Cd-、Cl
        5.3.2 流固耦合不同入射角下群式站立式立管浮筒的Cd、Cd-、Cl
    5.4 流固耦合下群式站立式立管浮筒的時域頻域分析
    5.5 四浮筒流固耦合結(jié)果和單浮筒流固耦合結(jié)果對比
        5.5.1 流固耦合條件不同流速下單浮筒的Cd、Cd-、Cl
        5.5.2 四浮筒流固耦合結(jié)果與單浮筒流固耦合結(jié)果對比
    5.6 群式站立式立管浮筒振幅
    5.7 流場渦瀉
    5.8 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷
發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 方平治;顧明;;圓柱兩自由度渦激振動的數(shù)值模擬研究[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年03期

2 方平治;顧明;談建國;;典型2維柱體渦激振動的數(shù)值模擬研究[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年07期

3 王海青;郭海燕;劉曉春;張永波;孟凡順;;海洋立管渦激振動抑振方法試驗研究[J];中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年S1期

4 劉志文;劉小兵;陳政清;栗小祜;;均勻流場串列雙Π型斷面渦激振動氣動干擾試驗研究[J];工程力學(xué);2011年12期

5 張紅;風(fēng)渦激振動力作用下,平臺上部塔架結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算[J];中國海洋平臺;1997年02期

6 黃維平;曹靜;張恩勇;唐世振;;大柔性圓柱體兩自由度渦激振動試驗研究[J];力學(xué)學(xué)報;2011年02期

7 任鐵;付世曉;李潤培;楊建民;;基于模型試驗的實尺度立管渦激振動響應(yīng)預(yù)報方法研究[J];船舶力學(xué);2011年04期

8 房建黨;;渦激振動研究方法的探討[J];科技信息;2013年09期

9 羅竹梅;張立翔;;影響從渦激振動中獲取能量的參數(shù)研究[J];振動與沖擊;2014年09期

10 李立,廖錦翔;渦激振動問題的有限元計算研究[J];工程力學(xué);2003年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 涂佳黃;剪切來流下鈍體繞流與渦激振動效應(yīng)模擬與分析[D];上海交通大學(xué);2014年

2 孫延國;基于偏相關(guān)的大跨度橋梁渦激振動分析方法及應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2013年

3 李保軍;海洋管線渦激振動監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

4 詹昊;鋼桁拱橋吊桿渦激振動仿真分析[D];華中科技大學(xué);2009年

5 陳正壽;柔性管渦激振動的模型實驗及數(shù)值模擬研究[D];中國海洋大學(xué);2009年

6 何長江;柔性立管渦激振動試驗與數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 黃智勇;柔性立管渦激振動時域響應(yīng)分析[D];上海交通大學(xué);2008年

8 唐世振;考慮順流向振動的深水頂張力立管渦激振動分析[D];中國海洋大學(xué);2010年

9 秦偉;雙自由度渦激振動的渦強(qiáng)尾流振子模型研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

10 王軍雷;基于流機(jī)電多物理場耦合下渦激振動能量收集模型及特性[D];重慶大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 韓艷艷;鋼箱梁斜拉橋渦激振動控制的TMD參數(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 岳明;懸索橋鉸接式吊索渦激振動氣動干擾效應(yīng)數(shù)值分析[D];鄭州大學(xué);2015年

3 呂鳳池;基于圓柱渦激振動壓電梁水下俘能特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 譚真;風(fēng)帆助航船渦激振動研究[D];大連理工大學(xué);2015年

5 段青松;積雪對橋梁空氣動力的影響研究[D];西南交通大學(xué);2014年

6 王彥彪;基于模型測壓試驗的扁平箱梁渦振機(jī)理研究[D];石家莊鐵道大學(xué);2015年

7 武爽;潮流能轉(zhuǎn)換裝置阻尼條件下圓柱振子渦激振動現(xiàn)象研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

8 鐘詩民;群式站立式立管浮筒渦激振動研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

9 陳偉;渦激振動的離散渦數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2009年

10 陳羽;大跨度斜拉橋渦激振動試驗研究[D];重慶大學(xué);2010年

本文編號：2871726