海洋立管繞流的數(shù)值模擬及渦激振動(dòng)抑振試驗(yàn).pdf

1、海洋工程中應(yīng)用的海洋立管等管線結(jié)構(gòu)，會(huì)受到流體的繞流分離作用，流體在發(fā)生漩渦脫落的同時(shí)，會(huì)在其橫流向和順流向產(chǎn)生周期性的作用力，引發(fā)結(jié)構(gòu)的渦激振動(dòng)。當(dāng)漩渦脫落頻率與結(jié)構(gòu)的自振頻率相同或相近時(shí)，會(huì)發(fā)生“鎖定(Lock in)”現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)的振動(dòng)強(qiáng)度和振幅明顯增加，加速立管的疲勞破壞進(jìn)程。
　　由于管線眾多，立管相互之間的干擾作用使得周圍的流場(chǎng)變得非常復(fù)雜。本文運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的方法，通過建立圓柱體繞流模型，模擬繪制出管線周圍的流場(chǎng)

2、形式，分析漩渦的脫落規(guī)律，并選擇常見的螺旋導(dǎo)板抑振裝置，設(shè)計(jì)了階段流作用下的渦激振動(dòng)抑振試驗(yàn)，研究其抑振效果受排列方式影響的規(guī)律。
　　首先，運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件，將海洋立管簡(jiǎn)化為剛性的圓柱體結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行二維靜止繞流的數(shù)值模擬，研究在低亞雷諾數(shù)區(qū)間內(nèi)和串、并列方式下，雷諾數(shù)和柱間距的變化對(duì)其尾流形式、漩渦脫落頻率、剪切層分離點(diǎn)位置和結(jié)構(gòu)所受作用力的影響規(guī)律。通過分析在不同柱間距時(shí)某一雷諾數(shù)下的尾流流線形式，解釋不同尾流形態(tài)形成

3、的原因，并確定出不同尾流形態(tài)對(duì)應(yīng)的柱間距區(qū)間以及該區(qū)間隨雷諾數(shù)變化的規(guī)律。
　　然后，根據(jù)繞流流場(chǎng)和漩渦脫落規(guī)律，引入導(dǎo)流角和導(dǎo)流次數(shù)的概念，分析螺旋導(dǎo)板通過引導(dǎo)徑向來流發(fā)生分離和改變漩渦脫落的規(guī)律抑制海洋立管渦激振動(dòng)的原理，分析螺旋導(dǎo)板的螺距、螺旋數(shù)和覆蓋率等參數(shù)的變化對(duì)導(dǎo)流角和和導(dǎo)流次數(shù)的影響。
　　最后，鑒于目前較大比尺的抑振試驗(yàn)多限于橫向拖曳或者均勻流流場(chǎng)的研究現(xiàn)狀，選用長(zhǎng)細(xì)比為310的銅管作為試驗(yàn)?zāi)Ｐ停庸ぶ谱髀莞?/p>