基于流固耦合作用的纤维增强复合材料海洋立管涡激振动的三维计算流体动力学模拟

发布时间：2021-03-08 16:55

　　对正交式纤维增强复合材料海洋立管、优化后的纤维增强复合材料海洋立管和金属海洋立管进行基于流固耦合作用的三维计算流体动力学涡激振动模拟,探索不同材料的海洋立管的涡激振动特征;通过等效弹性模量法及层状结构法分别构建3种整体模型,通过System coupling模块与Fluent软件模拟所得的流场结果进行交互,以实现二者之间的耦合作用,并对比不同建模方式及不同种类立管在涡激振动作用下立管位移和应力响应的影响。结果表明:不同建模方式所得的涡激振动特征相近;结构的构造不同使得优化后的纤维增强复合材料海洋立管的位移及应力响应均大于正交式纤维复合材料海洋立管的;在涡激振动作用下,纤维增强复合材料海洋立管的振动幅值大于金属海洋立管的,其应力幅值小于金属海洋立管的,并且二者的变形与应力分布特征也显著不同,与不同种类海洋立管的几何构造尺寸、弹性模量、顶张力、支撑条件等有关。 

【文章来源】：济南大学学报(自然科学版). 2020,34(01)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

流场及立管模型图

表4 海洋立管的自振频率、漩涡脱落频率及约化速度 类型 自振频率fn/Hz 漩涡脱落频率fs/Hz 约化速度Ur 式(8) 对升力系数Cl进行傅里叶变换 立管1,等效 8.64 0.23 0.23 0.130 立管1,层状 8.85 0.23 0.24 0.120 立管2,等效 6.98 0.24 0.25 0.170 立管2,层状 6.82 0.24 0.25 0.170 立管3 7.87 0.25 0.26 0.153对升力系数Cl进行傅里叶变换(FFT)(如图3所示)得到漩涡脱落频率fs,并与

即当约化速度Ur为4～8[16]时,进入锁振区间。根据表4,由2种海洋立管的约化速度Ur以及漩涡脱落频率fs与其自振频率fn的关系可以看出,在给定条件下,海洋立管不会发生锁振现象。2.2 3种海洋立管VIV的CFD模拟结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于灰色理论的多参数海洋立管涡激振动试验研究[J]. 崔阳阳,王春光,陈正发,孙明钰.  科学技术与工程. 2018(13)
[2]考虑大变形的大柔性立管涡激振动模型[J]. 吴学敏,黄维平.  振动与冲击. 2013(18)
[3]深海顶张力立管参激-涡激耦合振动响应分析[J]. 唐友刚,邵卫东,张杰,王丽元,桂龙.  工程力学. 2013(05)



本文编号：3071346