本文關鍵詞：海洋熱塑性增強管渦激振動流固耦合分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋立管工作時,會同時受到來自管內(nèi)流體流動和來自管外海洋環(huán)境的載荷作用。外載荷主要來自于海流、波浪、上端浮體運動以及地震、冰凌等。立管渦激振動是引起疲勞破壞的主要因素,已引起國內(nèi)外學者以及海洋石油工程業(yè)界的廣泛關注。本文基于計算流體力學與計算結構動力學方法,研究了固定立管繞流問題和彈性立管渦激振動問題,探索了渦激振動問題的流固耦合仿真方法。選用不同密度的流體網(wǎng)格仿真圓柱繞流問題,對比仿真結果,獲得網(wǎng)格密度選取的指導。在不同雷諾數(shù)下進行了圓柱繞流仿真,將結果與參考文獻對比,驗證數(shù)值方法的正確性。進行了帶有兩種導流板的立管的繞流分析,觀察導流板對升力、阻力、漩渦泄放頻率的影響。分析了立管的干模態(tài)和濕模態(tài)�；贏NSYS,Workbench平臺對一段長徑比30、直徑0.365m的RTP立管在Re=4×105時的渦激振動進行流固耦合分析,對比選用RNGκ-ε、SSTκ-ω和SST-SAS湍流模型的仿真結果。在相同的流場下調(diào)整結構參數(shù)使結構自由振動頻率接近漩渦泄放頻率,使用SST-SAS湍流模型進行仿真,觀察到頻率鎖定現(xiàn)象下振幅大幅提升。
【關鍵詞】：海洋立管 增強熱塑性管 圓柱繞流 流固耦合 渦激振動 復合材料
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE95
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 渦激振動概述12-15
• 1.2.1 卡門渦街與渦激振動12-13
• 1.2.2 渦激振動研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 海洋立管概述15-19
• 1.3.1 立管材料15-16
• 1.3.2 管道特性對比16-17
• 1.3.3 RTP的結構17-19
• 1.4 流固耦合問題概述19-20
• 1.4.1 多物理場耦合問題19
• 1.4.2 流固耦合19-20
• 1.4.3 流固耦合研究現(xiàn)狀20
• 1.5 本文研究目的20-21
• 1.6 本文研究內(nèi)容21-23
• 2 渦激振動23-31
• 2.1 概述23
• 2.2 渦激振動產(chǎn)生機理23-24
• 2.2.1 漩渦泄放23
• 2.2.2 邊界層分離23-24
• 2.3 渦激振動數(shù)值模型24-31
• 2.3.1 雷諾數(shù)和斯特勞哈爾數(shù)24-27
• 2.3.2 長徑比(a)27
• 2.3.3 阻尼比(ζ)27
• 2.3.4 質(zhì)量比(m*)與鎖定27
• 2.3.5 約化速度(Vr)27-28
• 2.3.6 無因次振幅28
• 2.3.7 阻力和升力系數(shù)28-31
• 3 流固耦合31-49
• 3.1 概述31
• 3.2 流固耦合求解策略31-44
• 3.2.1 固體域32-36
• 3.2.2 流體域36-39
• 3.2.3 湍流模型39-44
• 3.3 動態(tài)網(wǎng)格更新算法44-46
• 3.4 數(shù)據(jù)交換控制46-48
• 3.4.1 松耦合與強耦合46-47
• 3.4.2 串行算法與并行算法47-48
• 3.5 控制方程求解流程48
• 3.6 基于ANSYS Workbench平臺的流固耦合計算48-49
• 4 數(shù)值模擬和分析49-81
• 4.1 數(shù)值方法驗證49-54
• 4.1.1 模型49-50
• 4.1.2 網(wǎng)格50
• 4.1.3 仿真結果50-54
• 4.1.4 結果分析54
• 4.2 圓柱繞流問題54-61
• 4.2.1 仿真內(nèi)容54
• 4.2.2 仿真結果54-61
• 4.3 減少渦激振動的方法61-64
• 4.3.1 模型61
• 4.3.2 仿真結果61-64
• 4.4 RTP立管分析64-81
• 4.4.1 研究概述64-65
• 4.4.2 材料65
• 4.4.3 頻域分析65-69
• 4.4.4 短立管CFD分析69-75
• 4.4.5 短立管流固耦合仿真75-81
• 5 結論與展望81-83
• 5.1 本文結論81-82
• 5.2 研究展望82-83
• 致謝83-85
• 參考文獻85-91

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