内孤立波与剪切流联合作用下海洋柔性立管载荷与响应分析

发布时间：2018-06-02 16:34

  本文选题：内孤立波 + 剪切流　； 参考：《江苏科技大学》2016年硕士论文

【摘要】：随着人类对石油资源需求的日益增长,近海资源已不能满足需求,世界各国已将开采石油资源的触角伸向更深的海洋。深海海洋环境远比近海复杂,内孤立波就是其中一个具有代表性的深海现象,并且,以立管为代表的海洋结构物同时还承受着深海复杂海流的作用而产生涡激振动。因此,内孤立波与剪切流联合作用会对立管等海洋结构物造成巨大破坏。随着海洋深度的增加,立管的长径比越来越大,其“柔性”特质变得愈加明显,立管与内孤立波之间的相互耦合作用不可忽略。本文中将使用数值方法对其进行研究,以建立一种可以模拟内孤立波与立管之间实时双向流固耦合的相互作用的方法。本文在对国内外相关研究的现状进行综述的基础上,围绕内孤立波与剪切流联合作用时与柔性立管相互作用的问题开展了以下工作:一、根据内孤立波mKdv理论,以RANS方程为控制方程,结合VOF方法,采用速度入口造波法及数值耗散与开渠边界相结合的方法消波,建立了二维及三维内孤立波(ISW)数值水池,并将数值结果与理论结果进行了对比,验证了造波方法的可行性。二、基于内孤立波数值造波理论,在UDF中加入剪切流模型,数值模拟了二维及三维内孤立波与剪切流联合作用(ISW+C),并与内孤立波单独作用时的波形及波致流场进行了对比分析。三、在建立了可行内孤立波与剪切流联合作用数值水槽的基础上,在水槽中放置刚性立管,研究刚性立管分别在内孤立波及内孤立波与剪切流联合作用时所受的升力、拖曳力、速度场分布及尾流场中涡的产生与发放。四、指定立管材料为铝,基于System Coupling流固耦合模块,在数值水槽中放置顶张力柔性立管,研究柔性立管分别与内孤立波及内孤立波、剪切流双向流固耦合作用时,立管的动力响应特性。研究结果表明,在本文中,当内孤立波场中加入剪切流扰动后,尾流场中出现明显的涡脱落现象,会对立管形成涡激振动作用。同时,立管顺流向和横流向位移增大近10倍,立管各处承受最大应力增大38%,因此实际工程设计中需考虑到内孤立波与非均匀海流的相互耦合作用。
[Abstract]:In this paper , two - dimensional and three - dimensional internal solitary wave ( ISW ) numerical water pool is established by using numerical method to establish a two - dimensional and three - dimensional internal solitary wave ( ISW ) numerical pool .
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P756.2;P731.2

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本文编号：1969439