渦激力作用下過河管道的動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、近年來，過河管道不斷的鋪設(shè)，越來越多的用于城市供水，發(fā)揮著日益重要的作用。由于過河管道大部分埋設(shè)在河底，不便于平時(shí)的維護(hù)及破壞時(shí)的搶修，而且搶修會造成阻航等許多損失。所以，研究過河管道在使用時(shí)的力學(xué)性狀，對于預(yù)防過河管道的破壞有著重要的意義。
　　 當(dāng)水流沖刷過河管道管壁時(shí)，會在管道后面形成交替的漩渦發(fā)放，產(chǎn)生對管道的橫向渦激升力和順流向的拖曳力的作用。為了研究渦激力的性質(zhì)，本文利用軟件建模分析。在前人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過與

2、實(shí)驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)的對比，驗(yàn)證了SSTk—ω模型用于紊流狀態(tài)下模擬近壁處圓管繞流計(jì)算的適用性。利用SST k—ω模型計(jì)算了不同間隙比下過河管道的渦激力的時(shí)程變化曲線并且通過對渦激力的頻率分析，討論了渦激力的頻率、平均值及波動(dòng)幅值與間隙比的關(guān)系，以及渦激升力和渦激拖曳力在管跨破壞中不同的作用。
　　 在綜合考慮過河管道管跨周圍實(shí)際環(huán)境的基礎(chǔ)上，利用軟件建立了分析過河管道管跨的數(shù)值模型，通過對管跨模型進(jìn)行模態(tài)分析，討論了管跨支座形式、間隙

3、比、跨長對管跨自振頻率的影響，并總結(jié)出影響管跨自振頻率的主要因素。
　　 管跨的渦激振動(dòng)是水流和管跨相互作用的需要考慮流固耦合的復(fù)雜的現(xiàn)象，在總結(jié)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，歸納了尾流振子模型的求解方法。利用本文建立的管跨模型以及計(jì)算出的渦激力的頻率，從控制管跨長度以避免發(fā)生渦激共振的角度出發(fā)，討論了在管跨形成過程中，即河底管道被河流沖刷，管跨長度不斷變長，間隙比不斷增大過程中，管跨極限跨長的計(jì)算。針對已有的求極限跨長考慮的因素較少的情況