海洋立管涡激振动抑制方法研究
发布时间：2021-08-18 09:53
本论文跟踪了国内外有关圆柱体及海洋立管涡激振动问题的最新研究动向,对本领域内的研究方法和进展进行了综述和分析。以深海立管为研究对象,介绍了涡激振动的有关理论、数值模拟方法和实验方法,对均匀流中圆柱体的涡激振动进行数值模拟,探索了动波壁方法对圆柱体涡激振动的抑制作用,对深海柔性立管在不同均匀来流速度下的横向位移响应进行了时域计算,分析了立管的模态激发过程,并将动波壁方法应用于柔性立管的涡激振动抑制研究工作。论文的具体工作和主要研究成果如下:1)较为全面地回顾和分析了国内外研究海洋立管涡激振动问题的动态和进展,系统介绍了涡激振动问题研究过程中所涉及的流体相关参数、结构物相关参数和耦合运动相关参数等;2)针对平面内两自由度弹性支撑圆柱体的涡激振动建立了圆柱体的力学模型,介绍了流场的数值求解方法和圆柱体的动力响应求解方法等,并对圆柱体与流场的耦合求解过程用流程图进行了描述。3)采用动波壁技术对圆柱体的涡激振动进行抑制效果研究,发现圆柱尾涡的发放与壁面波动方向相关,圆柱涡激振动位移响应受壁面波动频率影响,雷诺数固定不同约化速度弹性支撑圆柱的横向位移在适当的壁面波动频率下均能降低到0.05D以下,...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
尾流漩涡的发放形态(Muhamad&Krish,2010)
同时又相互关联；立管与泻涡之攻的作用力以及响应相互界层的分离、旋涡流动的不稳定性、粘性流场中运动物体出合理阐释的问题，又使得现象背后的本质更加扑朔迷离拟和模型实验的方式认识、解释和分析实际问题。目前，推理和演绎，尚不能理解所有涡激振动的机理和本质，但他们的实验研究，给出了许多合理的总结与有用的数据，要的介绍漩涡的脱落机理及弹性支撑圆柱体涡激振动主要形成与发放机理成及脱落过程以图 2.1 所示的圆柱体为例[69]。面存在边界层，但边界层外各处流速沿圆柱表面分布不同，边界层外边界上各点的流速应等于或接近流体流过各截面边界上各点的流速应约为主流体流过该点流速的 99%。
图 2.2 不同 Re 数下均匀来流绕固定光滑圆柱体的尾流形式 (Blevins, 1990)[1]Fig.2.2 Wake pattern for an smooth circular cylinder under different Reynolds numbers (Blevins, 1990(二) Strouhal 数 St捷克科学家 Cének Strouhal 在 1878 年发现由一根弦线发生的风鸣音调，和风速与弦线粗细之商成正比(音调高低决定于弦的振动频率，而振动频率实际上反映了泻涡频率)。于是得到St 数：St /st= f D U(2.2St 数是在圆柱绕流问题当中最具神秘色彩而又具有鲁棒性的参数。我们知道圆柱绕流问题中边界层的分离及尾部流场的变化具有不稳定性，漩涡的发放却具有相对稳定的频率stf ，而 St 数的存在能够将二者联系在一起。需要指出的是，与 St 数对应的频率stf 是指圆柱体静止时的涡泻频率。涡激振动引起了圆柱体在流场发生运动时对应的涡泻频率通常记为 fvs，它始终与漩涡发放所引起的圆柱体升力频率一致。换言之，f可以由时域内记录下的流体力信息经过傅氏变换得到。在漩涡的脱落过程中通常会引
【参考文献】：
期刊论文
[1]海底悬跨管线涡激振动实验方法探讨[J]. 李小超,王永学,李广伟. 实验力学. 2010(04)
[2]深海柔性立管涡激振动经验模型建立及应用[J]. 唐国强,滕斌,吕林,勾莹,张建侨,宋吉宁. 中国海洋平台. 2010(03)
[3]FDPSO立管涡激振动响应分析[J]. 雷松,张文首,赵岩,岳前进. 工程力学. 2010(S1)
[4]深海悬链线输油立管涡激疲劳计算分析[J]. 周巍伟,曹静,周力,宗智. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2010(02)
[5]立管涡激振动的离散涡数值模拟[J]. 陈伟,宗智. 中国海洋平台. 2010(01)
[6]基于频率响应法海底悬跨管涡激振动分析[J]. 李小超,王永学. 海洋工程. 2009(04)
[7]采用新的结构—尾流反作用力耦合模型分析圆柱结构涡激共振[J]. 宋芳,林黎明,凌国灿. 水动力学研究与进展A辑. 2009(05)
[8]深海立管涡激振动被动抑制措施的研究[J]. 吴浩,孙大鹏. 中国海洋平台. 2009(04)
[9]深水顶张力立管涡激振动疲劳损伤分析[J]. 玄金,黄维平,曹静. 船海工程. 2009(04)
[10]三类边界条件下隔水套管涡激非线性振动的比较分析[J]. 王庆丰,谷家扬,蒋曙光. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2009(04)
博士论文
[1]结构流固耦合振动与流动控制的数值模拟[D]. 徐枫.哈尔滨工业大学 2009
[2]柔性管涡激振动的模型实验及数值模拟研究[D]. 陈正寿.中国海洋大学 2009
[3]柔性立管涡激振动时域响应分析[D]. 黄智勇.上海交通大学 2008
[4]悬跨海底管线动力响应试验与数值研究[D]. 沙勇.大连理工大学 2007
[5]海洋工程中小尺度物体的相关水动力数值计算[D]. 吕林.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]深水立管涡激振动的耦合模拟及抑制方法研究[D]. 任大朋.大连理工大学 2006
本文编号：3349669
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
尾流漩涡的发放形态(Muhamad&Krish,2010)
同时又相互关联；立管与泻涡之攻的作用力以及响应相互界层的分离、旋涡流动的不稳定性、粘性流场中运动物体出合理阐释的问题，又使得现象背后的本质更加扑朔迷离拟和模型实验的方式认识、解释和分析实际问题。目前，推理和演绎，尚不能理解所有涡激振动的机理和本质，但他们的实验研究，给出了许多合理的总结与有用的数据，要的介绍漩涡的脱落机理及弹性支撑圆柱体涡激振动主要形成与发放机理成及脱落过程以图 2.1 所示的圆柱体为例[69]。面存在边界层，但边界层外各处流速沿圆柱表面分布不同，边界层外边界上各点的流速应等于或接近流体流过各截面边界上各点的流速应约为主流体流过该点流速的 99%。
图 2.2 不同 Re 数下均匀来流绕固定光滑圆柱体的尾流形式 (Blevins, 1990)[1]Fig.2.2 Wake pattern for an smooth circular cylinder under different Reynolds numbers (Blevins, 1990(二) Strouhal 数 St捷克科学家 Cének Strouhal 在 1878 年发现由一根弦线发生的风鸣音调，和风速与弦线粗细之商成正比(音调高低决定于弦的振动频率，而振动频率实际上反映了泻涡频率)。于是得到St 数：St /st= f D U(2.2St 数是在圆柱绕流问题当中最具神秘色彩而又具有鲁棒性的参数。我们知道圆柱绕流问题中边界层的分离及尾部流场的变化具有不稳定性，漩涡的发放却具有相对稳定的频率stf ，而 St 数的存在能够将二者联系在一起。需要指出的是，与 St 数对应的频率stf 是指圆柱体静止时的涡泻频率。涡激振动引起了圆柱体在流场发生运动时对应的涡泻频率通常记为 fvs，它始终与漩涡发放所引起的圆柱体升力频率一致。换言之，f可以由时域内记录下的流体力信息经过傅氏变换得到。在漩涡的脱落过程中通常会引
【参考文献】：
期刊论文
[1]海底悬跨管线涡激振动实验方法探讨[J]. 李小超,王永学,李广伟. 实验力学. 2010(04)
[2]深海柔性立管涡激振动经验模型建立及应用[J]. 唐国强,滕斌,吕林,勾莹,张建侨,宋吉宁. 中国海洋平台. 2010(03)
[3]FDPSO立管涡激振动响应分析[J]. 雷松,张文首,赵岩,岳前进. 工程力学. 2010(S1)
[4]深海悬链线输油立管涡激疲劳计算分析[J]. 周巍伟,曹静,周力,宗智. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2010(02)
[5]立管涡激振动的离散涡数值模拟[J]. 陈伟,宗智. 中国海洋平台. 2010(01)
[6]基于频率响应法海底悬跨管涡激振动分析[J]. 李小超,王永学. 海洋工程. 2009(04)
[7]采用新的结构—尾流反作用力耦合模型分析圆柱结构涡激共振[J]. 宋芳,林黎明,凌国灿. 水动力学研究与进展A辑. 2009(05)
[8]深海立管涡激振动被动抑制措施的研究[J]. 吴浩,孙大鹏. 中国海洋平台. 2009(04)
[9]深水顶张力立管涡激振动疲劳损伤分析[J]. 玄金,黄维平,曹静. 船海工程. 2009(04)
[10]三类边界条件下隔水套管涡激非线性振动的比较分析[J]. 王庆丰,谷家扬,蒋曙光. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2009(04)
博士论文
[1]结构流固耦合振动与流动控制的数值模拟[D]. 徐枫.哈尔滨工业大学 2009
[2]柔性管涡激振动的模型实验及数值模拟研究[D]. 陈正寿.中国海洋大学 2009
[3]柔性立管涡激振动时域响应分析[D]. 黄智勇.上海交通大学 2008
[4]悬跨海底管线动力响应试验与数值研究[D]. 沙勇.大连理工大学 2007
[5]海洋工程中小尺度物体的相关水动力数值计算[D]. 吕林.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]深水立管涡激振动的耦合模拟及抑制方法研究[D]. 任大朋.大连理工大学 2006
本文编号：3349669
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