考虑尾流影响的张力腿平台涡激运动的研究

发布时间：2017-11-14 17:00

  本文关键词：考虑尾流影响的张力腿平台涡激运动的研究

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【摘要】：随着陆地油气资源开发的越来越多,资源日渐枯竭,世界上很多国家都把目光投向了海洋,海洋平台的发展为海洋油气资源的开采提供了基础。张力腿平台经过半个多世纪的发展,在经典张力腿平台的基础上形成三大系列。张力腿平台是一种半顺应半刚性的平台,平面内的运动(纵荡、横荡和艏摇)较大,为柔性,平面外的运动(横摇、纵摇和垂荡)较小,为刚性。本文从张力腿平台涡激运动激励的相关因素着手,如来流速度、来流方向和频率比等等,研究张力腿平台相关的涡激特性,如频率锁定、各立柱受力特性、漩涡脱落模式等。圆柱绕流是研究涡激运动的基础,本文结合SST k-ω湍流模型对单柱和张力腿平台圆柱绕流特性进行了数值模拟研究,采用Gambit软件对模型分区并建立计算网格,通过Fluent软件计算流场作用力,监控流场作用于各柱的瞬时升力和阻力系数,对比分析单圆柱和各个立柱的受力特性以及漩涡脱落模式等。涡激运动属于复杂的流固耦合现象,在对单柱和张力腿平台四柱圆柱绕流研究的基础上,研究了张力腿平台自身运动时产生的流固耦合现象,分析了平台横向运动、纵向运动和双向运动时的流固耦合效应,平台的运动采用UDF求解器导入Fluent中进行流场计算,采用动网格技术进行网格更新,重在分析平台在不同流向、不同运动幅值和不同频率比下的各立柱受力特性、平台总受力以及漩涡脱落模式,并采用频域分析方法研究了张力腿平台的谱特性。根据以上分析,得出结论如下：单圆柱的绕流分析符合经典圆柱绕流的结论,张力腿平台四立柱绕流分析中,各个立柱的受力特性与单柱时不同,这是因为上下游立柱的位置不同导致的,下游立柱处在上游立柱的尾流中,受其影响较大；张力腿平台四立柱流固耦合分析中发现不同的运动幅值、频率比和运动轨迹对平台受力影响较大。涡激运动是当前海洋工程界研究的热点问题,是非常复杂的流固耦合问题,因此对其研究具有十分重要的意义。该论文的研究成果可以为多立柱海洋平台的设计提供重要参考,并为后续涡激运动的研究工作有着重要的借鉴意义,因此,本文的研究既具有重要的工程意义,又具有很好的学术价值。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.38

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本文编号：1186230