圓柱形浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算和試驗(yàn)研究.pdf

1、浮標(biāo)是發(fā)達(dá)國(guó)家觀測(cè)和勘察海洋的重要工具。隨著對(duì)海洋的逐步開(kāi)發(fā)，拖曳浮標(biāo)慢慢運(yùn)用在工程實(shí)踐中。圓柱繞流是個(gè)經(jīng)典的力學(xué)問(wèn)題，在工程中運(yùn)用很廣。因此，研究拖曳圓柱浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和流場(chǎng)在理論研究和工程實(shí)際運(yùn)用方面都有很大的研究?jī)r(jià)值。本文在這方面做出了一些成果。
　　 本文使用FLUENT軟件平臺(tái)上的湍流模型，計(jì)算定常來(lái)流下不同攻角的單圓柱的水動(dòng)力性能，通過(guò)對(duì)圓柱受力和力矩進(jìn)行分析，在受力平衡和力矩平衡的限制條件下，最后得到圓柱在水下和水面

2、運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)。
　　 圓柱水下運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)k-ε和Realizable k-ε 兩個(gè)湍流模型分別計(jì)算圓柱繞流運(yùn)動(dòng)。計(jì)算結(jié)果說(shuō)明通過(guò)Realizable k-ε計(jì)算的結(jié)果比k-ε大，但兩個(gè)湍流模型計(jì)算的力矩平衡傾角與受力平衡傾角不同，計(jì)算結(jié)果存在一定誤差。同時(shí)通過(guò)k-ε計(jì)算了二維圓柱水下繞流和三維圓柱水下繞流的情況，計(jì)算結(jié)果與經(jīng)典文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)k-ε模型在模擬二維圓柱水下流動(dòng)時(shí)，誤差小，而模擬三維圓柱水下流動(dòng)，誤差比較大。

3、
　　 圓柱水上運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)LUENT計(jì)算不同排水體積下圓柱受力平和力矩平衡傾角，通過(guò)傾角計(jì)算出浮標(biāo)穩(wěn)定的排水體積。說(shuō)明本文提出的物理模型對(duì)于圓柱水上繞流有一定價(jià)值，計(jì)算方法需要根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不斷修正和完善。
　　 拖曳浮標(biāo)的纜繩斷裂時(shí)，浮標(biāo)會(huì)自由上浮。在浮標(biāo)自由上浮試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了一種換算浮標(biāo)自由上浮試驗(yàn)的方法。換算結(jié)果通過(guò)與FLUENT計(jì)算的結(jié)果比較，誤差不是很大。本文提出的方法具有可行性，需要根據(jù)浮標(biāo)實(shí)尺自由上浮試驗(yàn)