立管涡激振动模型试验中的尺度效应问题研究
发布时间：2020-12-28 12:06
涡激振动是导致海洋立管疲劳损伤的一个重要因素。目前模型试验是研究涡激振动最有效的手段。根据模型试验结果预测实尺度立管的涡激振动响应是涡激振动模型试验的最终目标。由于模型试验不能满足所有的相似准则，导致试验中存在尺度效应问题。因此研究立管涡激振动模型试验中的尺度效应问题，对于预测海洋立管涡激振动响应具有重大的工程意义。基于以上原因，本文研究了立管涡激振动模型试验中的尺度效应问题，主要进行的工作如下所述：1.对目前海洋柔性立管的研究方法进行了综述，对目前使用的数值模拟方法以及模型试验方法分别进行了介绍。2.阐述了模型试验中的相似理论以及涡激振动的基本概念。使用数值模拟软件SHEAR7计算了不同尺寸的顶部张紧式立管模型涡激振动响应特性，比较了不同尺寸立管的涡激振动响应，分析了其中的尺度效应。并进一步进行了实尺度柔性钢悬链立管在不同角度来流下的涡激振动响应预报研究，提出了一种计算面外来流作用下计算钢悬链立管涡激振动响应的方法。3.设计并完成了均匀来流下立管涡激振动模型试验。试验模型为三种不同尺寸的裸露立管。通过比较不同缩尺的立管模型的振动响应，研究立管涡激振动模型试验中的尺度效应。4.研究了试...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 涡激振动的基本概念
1.3 立管涡激振动数值以及试验研究现状
1.3.1 涡激振动数值预报方法
1.3.2 涡激振动模型试验方法
1.3.3 本文的主要工作
1.3.4 本文创新点
第二章 相似原理以及涡激振动基本概念
2.1 前言
2.2 模型试验相似原理及尺度效应
2.3 涡激振动基本概念
2.3.1 漩涡形成以及尾流形式
2.3.2 涡激振动基本参数
2.4 大长细比立管涡激振动特性
2.5 本章小结
第三章 涡激振动缩尺模型试验数值模拟
3.1 引言
3.2 基本理论
3.3 缩尺试验数值模拟
3.3.1 模型参数
3.3.2 模拟工况
3.3.3 数值模拟结果分析与总结
3.3.4 本节小结
3.4 不同角度来流下 SCR 涡激振动响应数值预报
3.4.1 计算模型
3.4.2 钢悬链初始悬挂形态
3.4.3 钢悬链立管模态分析及 VIV 响应分析
3.4.4 SHEAR7 参数输入
3.4.5 结果分析
3.4.6 本节小结
3.5 本章小结
第四章 立管缩尺模型试验
4.1 引言
4.2 试验目的
4.3 试验装置
4.4 试验模型
4.5 信号采集系统
4.5.1 坐标设置
4.5.2 光信号采集系统
4.5.3 电信号采集系统
4.6 试验内容
4.7 本章小结
第五章 试验数据分析方法
5.1 引言
5.2 数据预处理方法
5.2.1 光信号转变为应变信号
5.2.2 消除轴向张力以及初始应变的影响
5.3 模态分析法理论
5.4 试验数据误差分析
5.4.1 噪声分析
5.4.2 模态混淆
5.5 本章小结
第六章 立管初始变形中尺度效应研究
6.1 引言
6.2 均匀来流作用下的初始变形
6.3 梁的复杂弯曲理论
6.3.1 坐标系以及正方向规定
6.3.2 梁复杂弯曲的微分方程
6.4 拖曳力数CD
6.4.1 简化分析方法
6.4.2 非线性拟合
6.4.3 多项式拟合
6.4.4 分布载荷沿立管轴向分布分析
6.4.5 平均拖曳力系数
6.5 尺度效应对拖曳力系数的影响
6.6 本章总结
第七章 立管涡激振动响应特性中的尺度效应研究
7.1 前言
7.2 立管 VIV 响应特性
7.2.1 位移响应特性
7.2.2 频率响应特性
7.3 尺度效应
7.3.1 位移响应中的尺度效应
7.3.2 频率响应中的尺度效应
7.4 本章总结
第八章 总结与展望
8.1 全文总结
8.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
在学期间科研成果、获奖及专利情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海立管涡激振动疲劳损伤影响因素分析[J]. 王一飞,潘志远,黄小平,崔维成. 船舶力学. 2006(05)
博士论文
[1]深海立管涡激振动疲劳损伤预报方法研究[D]. 王一飞.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]海洋工程锚泊系统的分析研究[D]. 王艳妮.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：2943724
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 涡激振动的基本概念
1.3 立管涡激振动数值以及试验研究现状
1.3.1 涡激振动数值预报方法
1.3.2 涡激振动模型试验方法
1.3.3 本文的主要工作
1.3.4 本文创新点
第二章 相似原理以及涡激振动基本概念
2.1 前言
2.2 模型试验相似原理及尺度效应
2.3 涡激振动基本概念
2.3.1 漩涡形成以及尾流形式
2.3.2 涡激振动基本参数
2.4 大长细比立管涡激振动特性
2.5 本章小结
第三章 涡激振动缩尺模型试验数值模拟
3.1 引言
3.2 基本理论
3.3 缩尺试验数值模拟
3.3.1 模型参数
3.3.2 模拟工况
3.3.3 数值模拟结果分析与总结
3.3.4 本节小结
3.4 不同角度来流下 SCR 涡激振动响应数值预报
3.4.1 计算模型
3.4.2 钢悬链初始悬挂形态
3.4.3 钢悬链立管模态分析及 VIV 响应分析
3.4.4 SHEAR7 参数输入
3.4.5 结果分析
3.4.6 本节小结
3.5 本章小结
第四章 立管缩尺模型试验
4.1 引言
4.2 试验目的
4.3 试验装置
4.4 试验模型
4.5 信号采集系统
4.5.1 坐标设置
4.5.2 光信号采集系统
4.5.3 电信号采集系统
4.6 试验内容
4.7 本章小结
第五章 试验数据分析方法
5.1 引言
5.2 数据预处理方法
5.2.1 光信号转变为应变信号
5.2.2 消除轴向张力以及初始应变的影响
5.3 模态分析法理论
5.4 试验数据误差分析
5.4.1 噪声分析
5.4.2 模态混淆
5.5 本章小结
第六章 立管初始变形中尺度效应研究
6.1 引言
6.2 均匀来流作用下的初始变形
6.3 梁的复杂弯曲理论
6.3.1 坐标系以及正方向规定
6.3.2 梁复杂弯曲的微分方程
6.4 拖曳力数CD
6.4.1 简化分析方法
6.4.2 非线性拟合
6.4.3 多项式拟合
6.4.4 分布载荷沿立管轴向分布分析
6.4.5 平均拖曳力系数
6.5 尺度效应对拖曳力系数的影响
6.6 本章总结
第七章 立管涡激振动响应特性中的尺度效应研究
7.1 前言
7.2 立管 VIV 响应特性
7.2.1 位移响应特性
7.2.2 频率响应特性
7.3 尺度效应
7.3.1 位移响应中的尺度效应
7.3.2 频率响应中的尺度效应
7.4 本章总结
第八章 总结与展望
8.1 全文总结
8.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
在学期间科研成果、获奖及专利情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海立管涡激振动疲劳损伤影响因素分析[J]. 王一飞,潘志远,黄小平,崔维成. 船舶力学. 2006(05)
博士论文
[1]深海立管涡激振动疲劳损伤预报方法研究[D]. 王一飞.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]海洋工程锚泊系统的分析研究[D]. 王艳妮.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：2943724
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/2943724.html
