多因素影響下四立柱渦激運(yùn)動(dòng)特性研究.pdf

1、由于國(guó)際上海洋石油工業(yè)的不斷發(fā)展，海洋平臺(tái)立柱的渦激運(yùn)動(dòng)這一問題受到了人們的關(guān)注。本論文跟蹤了國(guó)內(nèi)外有關(guān)柱體渦激運(yùn)動(dòng)的最新研究方向，對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的研究方法和進(jìn)展進(jìn)行了綜述和分析。以海洋平臺(tái)四立柱為研究對(duì)象，介紹了渦激運(yùn)動(dòng)的有關(guān)理論、數(shù)值模擬方法和實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)均勻流中四立柱的渦激運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，探索了截面形式、來(lái)流方向和間距比對(duì)渦激運(yùn)動(dòng)的影響，分析了四立柱渦激運(yùn)動(dòng)的幅值響應(yīng)、頻譜特性、運(yùn)動(dòng)軌跡和渦脫模式。論文的具體工作和主要研究成果如下

2、：
　　1.較為全面的回顧和分析了國(guó)內(nèi)外研究柱體渦激運(yùn)動(dòng)問題的動(dòng)態(tài)和進(jìn)展，系統(tǒng)介紹了渦激運(yùn)動(dòng)問題研究過程中所涉及的流體相關(guān)參數(shù)、結(jié)構(gòu)物相關(guān)參數(shù)和耦合運(yùn)動(dòng)的相關(guān)參數(shù)。
　　2.采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)柱體在流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，開發(fā)FLUENT軟件與結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性之間的接口程序，實(shí)現(xiàn)流體信息和結(jié)構(gòu)信息實(shí)時(shí)傳遞，并通過單柱體渦激運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬對(duì)接口程序進(jìn)行驗(yàn)證。
　　3.在不同的折合速度下，對(duì)方形四立柱和圓形四立柱渦激運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行對(duì)比研究。

3、圓形四立柱的流向最大位移比方形四立柱小，但是橫向最大位移是方形四立柱的3倍多。圓形四立柱渦激運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)了頻率鎖定現(xiàn)象，而方形四立柱則沒有。方形四立柱尾渦脫落模式總體呈現(xiàn)出2P模式，圓形四立柱尾渦脫落在折合速度較低時(shí)呈現(xiàn)P+S模式，高折合速度下為2S模式。
　　4.建立不同來(lái)流方向下方形四立柱渦激運(yùn)動(dòng)的模型，模擬0度、15度、30度和45度來(lái)流下方形四立柱渦激運(yùn)動(dòng)。來(lái)流方向?qū)u激運(yùn)動(dòng)特性有著很大的影響，0度來(lái)流所對(duì)應(yīng)的橫向振幅和流向振

4、幅都是最小的，流向幅值在來(lái)流方向15度下達(dá)到最大值1.60D，橫向幅值在來(lái)流方向30度下達(dá)到最大值1.22D。由于柱體之間的相互干擾作用，運(yùn)動(dòng)軌跡和尾渦脫落模式都比較凌亂。
　　5.建立不同間距比下方形四立柱渦激運(yùn)動(dòng)的模型，模擬間距比3.0、4.0和5.0工況下方形四立柱渦激運(yùn)動(dòng)。間距比3.0、4.0和5.0工況下，流向和橫向振幅隨折合速度的增大先增大到一定的數(shù)值，然后在其值左右振蕩。流向幅值在間距比5.0工況下達(dá)到最大值0.39