水下受拉繩纜繞流渦泄及渦激振動(dòng)研究.pdf

1、水下潛標(biāo)系統(tǒng)是一種利用系留繩纜固定于海底進(jìn)行信號(hào)收集的裝置,系統(tǒng)抗擾能力直接決定了接收信號(hào)的可靠程度。而系統(tǒng)中系留繩纜的動(dòng)力特性是決定整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的重要組成部分,受拉柔性繩纜由于繞流會(huì)產(chǎn)生周期性的渦泄從而引起交變激振力,因而結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生渦激振動(dòng)從而產(chǎn)生干擾頻響信號(hào)。對(duì)大柔性細(xì)長(zhǎng)體結(jié)構(gòu)漩渦脫落和渦激振動(dòng)進(jìn)行研究可以預(yù)報(bào)系留系統(tǒng)干擾頻段,同時(shí)對(duì)海洋工程中的此類細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu),如系纜、立管等也有重要意義。
　　本文旨在建立基于CFD-FEA

2、雙向流固耦合的大柔性細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)渦激振動(dòng)時(shí)域預(yù)報(bào)方法,分別從亞臨界層定圓柱繞流漩渦脫落建模規(guī)律、三維直(斜)圓柱繞流模擬與分析、動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)、彈性支撐的二維圓柱渦激振動(dòng)自鎖研究以及三維全尺度渦激振動(dòng)預(yù)報(bào)研究等方面展開。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1基于LES方法對(duì)亞臨界層定圓柱繞流漩渦脫落模型影響因素進(jìn)行了分析,研究了幾何模型尺度、網(wǎng)格劃分方式、亞格尺度模型選擇、初始邊界條件和時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)模擬結(jié)果的影響規(guī)律,確立了亞臨界層漩渦脫落合理建模方法

3、。
　　2建立了三維圓柱繞流模型,研究了三維效應(yīng)對(duì)渦泄及尾流的影響。同時(shí)基于Morrison方程計(jì)算潛標(biāo)系留繩纜水中的姿態(tài),根據(jù)姿態(tài)建立斜圓柱繞流模型,分析了來(lái)流與圓柱呈現(xiàn)一定傾角時(shí)的漩渦脫落以及結(jié)構(gòu)所受水彈性力的變化規(guī)律。
　　3基于文獻(xiàn)中的水池實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)彈性支撐的二維圓柱渦激振動(dòng)進(jìn)行了模擬,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了模型的有效性。同時(shí)基于二維流固耦合模擬,研究了結(jié)構(gòu)頻率與渦泄頻率之間關(guān)系,觀察到渦激振動(dòng)自鎖現(xiàn)象,并得到了響應(yīng)