矩形截面半潜式平台浪流耦合作用涡激运动响应二维数值模拟

发布时间：2021-03-20 16:48

　　通过计算流体力学（CFD）数值模拟,针对一型采用矩形截面立柱设计的深吃水半潜式生产平台,研究其在波浪和流共同作用时的涡激运动响应.选取典型135°来流方向,以正弦振荡流模拟波浪,考虑不同KC数、不同相对流数下波浪与同向均匀流耦合作用.研究表明,较之于仅有均匀流作用,均匀流和正弦振荡流耦合作用时,矩形截面立柱的半潜式平台运动响应明显增大.振荡流耦合作用影响显著. 

【文章来源】：上海交通大学学报. 2016,50(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图３ＫＣ＝０．９时Ｙ／Ｄ时历曲线和谱密度函数Ｆｉｇ．３ＴｉｍｅｓｅｒｉｅｓａｎｄｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙｓｗａｙｍｏｔｉｏｎａｔＫＣ＝０．９３．２纵荡运动响应

ＫＣ＝０．９时，不同ＵｍＵ下横荡运动的ＹＤ时历曲线及频率与响应幅值关系如图３所示．图３ＫＣ＝０．９时Ｙ／Ｄ时历曲线和谱密度函数Ｆｉｇ．３ＴｉｍｅｓｅｒｉｅｓａｎｄｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙｓｗａｙｍｏｔｉｏｎａｔＫＣ＝０．９３．２纵荡运动响应不同ＫＣ数和Ｕｍ／Ｕ下纵荡运动响应结果如图４所示．可见，对于纵荡运动，同流向下振荡流与均匀流耦合作用要比均匀流作用下的响应要显著．ＵｍＵ对于纵荡运动标称响应幅值影响较小．随着ＫＣ数增大，纵荡响应总体上呈现出逐渐增大的趋势．ＫＣ＝０．９时，Ｕｍ／Ｕ＝０．４、０．６、０．８、１．０、１．２和１．４时纵荡运动时历曲线如图５所示．３．３受力分析平台所受升力系数和时均、脉动阻力系数如图６所示．可见，与仅受均匀流作用相比，时均升力系数在同方向上受振荡流和均匀流耦合作用时总体上是减少的．而脉动升力系数则明显变大，且同一ＫＣ数下，随着相对流数增大而减小．在同一相对流数且Ｕｍ／Ｕ＜１．０时，脉动升力系数是随ＫＣ数增大而减小的．当Ｕｍ／Ｕ＞１．０时，ＫＣ数对脉动升力系数影响很小．阻力呈现的规律与升力规律类似，在振荡图４不同ＫＣ数下纵荡运动响应幅值与Ｕｍ／Ｕ的关系Ｆｉｇ．４Ｍａｘｉｍｕｍａｎｄｎｏｍｉｎａｌｒｅｓｐｏｎｓｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｓｕｒｇｅｍｏｔｉｏｎ图５时ＫＣ＝０．９时纵荡运动Ｘ／Ｄ时历曲线Ｆｉｇ．５ＴｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｓｕｒｇｅｍｏｔｉｏｎＸ／ＤａｔＫＣ＝０．９流耦合作用

ｅｓｅｒｉｅｓａｎｄｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙｓｗａｙｍｏｔｉｏｎａｔＫＣ＝０．９３．２纵荡运动响应不同ＫＣ数和Ｕｍ／Ｕ下纵荡运动响应结果如图４所示．可见，对于纵荡运动，同流向下振荡流与均匀流耦合作用要比均匀流作用下的响应要显著．ＵｍＵ对于纵荡运动标称响应幅值影响较小．随着ＫＣ数增大，纵荡响应总体上呈现出逐渐增大的趋势．ＫＣ＝０．９时，Ｕｍ／Ｕ＝０．４、０．６、０．８、１．０、１．２和１．４时纵荡运动时历曲线如图５所示．３．３受力分析平台所受升力系数和时均、脉动阻力系数如图６所示．可见，与仅受均匀流作用相比，时均升力系数在同方向上受振荡流和均匀流耦合作用时总体上是减少的．而脉动升力系数则明显变大，且同一ＫＣ数下，随着相对流数增大而减小．在同一相对流数且Ｕｍ／Ｕ＜１．０时，脉动升力系数是随ＫＣ数增大而减小的．当Ｕｍ／Ｕ＞１．０时，ＫＣ数对脉动升力系数影响很小．阻力呈现的规律与升力规律类似，在振荡图４不同ＫＣ数下纵荡运动响应幅值与Ｕｍ／Ｕ的关系Ｆｉｇ．４Ｍａｘｉｍｕｍａｎｄｎｏｍｉｎａｌｒｅｓｐｏｎｓｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｓｕｒｇｅｍｏｔｉｏｎ图５时ＫＣ＝０．９时纵荡运动Ｘ／Ｄ时历曲线Ｆｉｇ．５ＴｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｓｕｒｇｅｍｏｔｉｏｎＸ／ＤａｔＫＣ＝０．９流耦合作用下的时均阻力系数较小．而脉动阻力系数在同一ＫＣ数下，随着相对流数增大而减小，同一相对流数下，随ＫＣ数的增大而减小，且随着相对流数的增大，这种变化会减弱．４６４


本文编号：3091329