基于雷諾相似的串列雙立管渦激振動(dòng)研究.pdf

1、在研究立管的渦激振動(dòng)時(shí)，我們常常把單根立管作為研究對(duì)象，但是實(shí)際應(yīng)用中往往都是多立管系統(tǒng)，如果立管間距較小，在水流的作用下容易出現(xiàn)碰撞，引起立管破壞，甚至危及平臺(tái)安全。因此，多立管系統(tǒng)的渦激振動(dòng)特性成為了學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。
　　 研究渦激振動(dòng)的方法主要有物理模型試驗(yàn)方法和數(shù)值模擬方法，但是無(wú)論哪種方法都是基于重力相似準(zhǔn)則。
　　 本文采用一種在滿足重力相似基礎(chǔ)上同時(shí)滿足雷諾相似的完全動(dòng)力相似準(zhǔn)則。在完全動(dòng)力相似基礎(chǔ)上，本

2、文采用計(jì)算流體力學(xué)軟件ANSYS CFX針對(duì)目前研究較少的大雷諾數(shù)情況下串聯(lián)剛性雙立管渦激振動(dòng)進(jìn)行研究。重點(diǎn)研究了在不同雷諾數(shù)下，不同間距串聯(lián)剛性雙立管的受力情況及渦街發(fā)放規(guī)律。結(jié)果表明，隨著立管間距從二倍管徑增加到八倍管徑，上游及下游立管的受力呈現(xiàn)出不同的規(guī)律，渦街發(fā)放形態(tài)，尤其是上游立管后側(cè)的渦旋發(fā)放形態(tài)也不盡相同。另外，在同一間距情況下，隨著雷諾數(shù)從5000增加到400000，立管所受到的升力和拖曳力表現(xiàn)出一定的規(guī)律。通過(guò)對(duì)30倍

3、管徑間距的串聯(lián)雙立管模擬表明，當(dāng)兩立管間距達(dá)到30倍立管管徑時(shí)，上游立管對(duì)下游立管產(chǎn)生的影響不大，說(shuō)明這個(gè)間距比較安全。
　　 本文對(duì)小約化速度下，不同間距串聯(lián)柔性立管渦激振動(dòng)進(jìn)行模擬，并且考慮了流固耦合的作用，分析了立管的受力及位移響應(yīng)等特性。通過(guò)與剛性立管模擬結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩立管間距較小時(shí)，剛性立管和柔性立管的升力幅值相差10倍左右；當(dāng)兩立管間距增加到6倍管徑以上時(shí)，兩種立管所得的升阻力基本一致；當(dāng)立管間距為12倍管徑時(shí)，