考慮流固耦合的大位移柔性立管渦激振動(dòng)研究.pdf

1、海洋立管的渦激振動(dòng)一直是海洋工程界最為關(guān)注的問(wèn)題，這是由于立管對(duì)于海上油氣開(kāi)發(fā)的重要性以及它所處環(huán)境條件的惡劣性決定的。立管一旦破壞會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，作為引起立管疲勞破壞的最重要因素，渦激振動(dòng)一經(jīng)提出就受到了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注，通過(guò)幾十年的研究，人們對(duì)渦激振動(dòng)有了較為全面的了解，但是目前為止還無(wú)法完全滿足實(shí)際工程的需要。
　　 人們?cè)谘芯苛⒐軠u激振動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)的時(shí)候常常采用線性化處理方式，這與渦激振動(dòng)固有的非線性相

2、互矛盾，比如常用的立管分析軟件Orcaflex，在計(jì)算渦激振動(dòng)時(shí)不考慮立管與流體的流固耦合作用，這種線性化處理方式雖然使計(jì)算的效率大大提高，但是準(zhǔn)確性值得懷疑。某些情況下，如近海油氣開(kāi)發(fā)采用的立管長(zhǎng)度較小，遭受的海流速度較小，立管的變形也較小，這時(shí)線性化處理是可以接受的。但是大多數(shù)情況下，特別是深海環(huán)境，立管的渦激振動(dòng)常常呈現(xiàn)大變形、多模態(tài)、多自由度的特點(diǎn)，這種強(qiáng)非線性振動(dòng)情況必須考慮立管的流固耦合作用。
　　 本文中利用CFX

3、軟件中的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性耦合作用的模擬，主要的研究?jī)?nèi)容有以下幾點(diǎn)：
　　 一、研究了不同雷諾數(shù)下剛性立管的擾流特性，通過(guò)與經(jīng)典圓柱擾流試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了模型的正確性，并研究了考慮流固耦合作用時(shí)，渦激升阻力在不同雷諾數(shù)范圍內(nèi)的變化規(guī)律；
　　 二、重點(diǎn)研究了在質(zhì)量比為7和3.24時(shí)，兩向振動(dòng)幅值、升阻力系數(shù)等動(dòng)力響應(yīng)隨約化速度的變化規(guī)律；
　　 三、目前，在利用物理模型試驗(yàn)進(jìn)行研究時(shí)，大部分是基于重力相似準(zhǔn)