基于CFX的潜标系缆涡激振动及其减振研究
发布时间：2022-12-18 18:09
上世纪五十年代由美国率先发展起来的潜标系统又称为水下浮标系统，是通过系缆固定于特定海域和水深进行工作的，它具有多种优点，如今已经作为一种新型载体，被广泛应用于海洋地质活动观测、海洋水文以及水下探测等方面。 与大型浮体或者浮式海洋结构物不同，海流作用下潜标-系留系统的耦合动力响应有着其自身的特殊性。系缆受到海流作用时会对潜标体产生较大的影响，当二者耦合动力响应过大时会导致潜标所载测试设备无法正常工作，从而影响所获取数据的正确性和可靠性。 涡激振动是导致潜标系统无法正常工作的主要诱因。鉴于耦合模拟方案、计算效率、计算机配置等诸多困难，对潜标系留系统的涡激振动特性进行三维数值模拟一直是比较棘手的研宄课题。近年来随着计算机硬件和软件性能的不断提升以及高性能并行计算技术的兴起，国内外越来越多的学者开始了涡激振动特性的三维数值模拟研宄。本文基于CFD数值模拟技术，进行了一系列的系缆及其添加减振装置后流向与横向涡激振动的二维及三维数值模拟。采用CFX作为流场求解器对流体流动进行二维及三维CFD数值模拟；采用ANSYS作为固场求解器，使用基于三维实体单元的有限元方法对潜标系留系统动力响应进...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 潜标及其研究方向简介
1.2 研究方法及关键问题
1.3 本文的主要工作和创新点
第二章 涡激振动及其数值模拟方法简介
2.1 涡激振动概述
2.2 数值方法原理简介
2.3 湍流模型简介
2.4 本章小结
第三章 不同形状减振装置截面的二维数值模拟
3.1 概述
3.2 边界条件的设定及网格划分
3.2.1 边界条件的设定
3.2.2 网格划分
3.3 RE=10000时的二维数值模拟
3.3.1 Re=10000时的光滑截面的二维数值模拟
3.3.2 Re=10000时添加不同形状减振装置的二维数值模拟
3.4 本章小结
第四章 不同形状螺旋减振装置的三维数值模拟
4.1 概述
4.2 边界条件的设定及网格划分
4.3 RE=10000时的三维数值模拟结果分析
4.4 本章小结
第五章 不同柔性系缆的涡激振动分析
5.1 ANSYS流固耦合技术概述
5.2 近壁面和流固耦合交界面的处理策略
5.2.1 近壁面处理
5.2.2 流固耦合交界面的处理
5.3 不同刚度下系缆的涡激振动及动力相应分析
5.3.1 边界条件设置及网格划分
5.3.2 流固耦合结果分析
5.4 本章小结
第六章 不同弹性减振件的减振效果分析
6.1 瞬态分析概述
6.2 添加不同刚度弹簧条的减振分析
6.2.1 条件设定
6.2.2 结果分析
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]潜标系统静态力学分析计算及其应用程序开发[J]. 刘愉强,盛岩峰,王俊勤,何红辉. 海洋技术. 2010(03)
[2]Argo——成功的十年[J]. 刘仁清,许建平. 中国基础科学. 2009(04)
[3]海洋监测技术发展探讨[J]. 陈建军,张云海. 水雷战与舰船防护. 2009(02)
[4]海洋环境观测技术研究进展[J]. 蔡树群,张文静,王盛安. 热带海洋学报. 2007(03)
[5]海洋经济创新发展战略的构建与实施[J]. 郑贵斌. 东岳论丛. 2006(02)
[6]低质量—阻尼因子圆柱体的涡激振动预报模型[J]. 潘志远,崔维成,刘应中. 船舶力学. 2005(05)
[7]海洋输液立管涡激振动响应及其疲劳寿命研究[J]. 郭海燕,傅强,娄敏. 工程力学. 2005(04)
[8]隔水套管波流联合作用下非线性动力响应[J]. 唐友刚,谷家扬,左建立,闵建琴. 应用数学和力学. 2005(08)
[9]海洋强国——新世纪中国发展的战略选择[J]. 马志荣. 海洋开发与管理. 2004(06)
[10]海洋潜标系统的设计和应用[J]. 李飞权,张选明,张鹏,沈高山. 海洋技术. 2004(01)
博士论文
[1]甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D]. 吕云飞.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]海流作用下潜标及其系留系统耦合作用的实验研究[D]. 田伟辉.中国海洋大学 2012
[2]内波监测自容式潜标系统开发[D]. 秦承志.中国海洋大学 2010
本文编号：3722520
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 潜标及其研究方向简介
1.2 研究方法及关键问题
1.3 本文的主要工作和创新点
第二章 涡激振动及其数值模拟方法简介
2.1 涡激振动概述
2.2 数值方法原理简介
2.3 湍流模型简介
2.4 本章小结
第三章 不同形状减振装置截面的二维数值模拟
3.1 概述
3.2 边界条件的设定及网格划分
3.2.1 边界条件的设定
3.2.2 网格划分
3.3 RE=10000时的二维数值模拟
3.3.1 Re=10000时的光滑截面的二维数值模拟
3.3.2 Re=10000时添加不同形状减振装置的二维数值模拟
3.4 本章小结
第四章 不同形状螺旋减振装置的三维数值模拟
4.1 概述
4.2 边界条件的设定及网格划分
4.3 RE=10000时的三维数值模拟结果分析
4.4 本章小结
第五章 不同柔性系缆的涡激振动分析
5.1 ANSYS流固耦合技术概述
5.2 近壁面和流固耦合交界面的处理策略
5.2.1 近壁面处理
5.2.2 流固耦合交界面的处理
5.3 不同刚度下系缆的涡激振动及动力相应分析
5.3.1 边界条件设置及网格划分
5.3.2 流固耦合结果分析
5.4 本章小结
第六章 不同弹性减振件的减振效果分析
6.1 瞬态分析概述
6.2 添加不同刚度弹簧条的减振分析
6.2.1 条件设定
6.2.2 结果分析
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]潜标系统静态力学分析计算及其应用程序开发[J]. 刘愉强,盛岩峰,王俊勤,何红辉. 海洋技术. 2010(03)
[2]Argo——成功的十年[J]. 刘仁清,许建平. 中国基础科学. 2009(04)
[3]海洋监测技术发展探讨[J]. 陈建军,张云海. 水雷战与舰船防护. 2009(02)
[4]海洋环境观测技术研究进展[J]. 蔡树群,张文静,王盛安. 热带海洋学报. 2007(03)
[5]海洋经济创新发展战略的构建与实施[J]. 郑贵斌. 东岳论丛. 2006(02)
[6]低质量—阻尼因子圆柱体的涡激振动预报模型[J]. 潘志远,崔维成,刘应中. 船舶力学. 2005(05)
[7]海洋输液立管涡激振动响应及其疲劳寿命研究[J]. 郭海燕,傅强,娄敏. 工程力学. 2005(04)
[8]隔水套管波流联合作用下非线性动力响应[J]. 唐友刚,谷家扬,左建立,闵建琴. 应用数学和力学. 2005(08)
[9]海洋强国——新世纪中国发展的战略选择[J]. 马志荣. 海洋开发与管理. 2004(06)
[10]海洋潜标系统的设计和应用[J]. 李飞权,张选明,张鹏,沈高山. 海洋技术. 2004(01)
博士论文
[1]甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D]. 吕云飞.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]海流作用下潜标及其系留系统耦合作用的实验研究[D]. 田伟辉.中国海洋大学 2012
[2]内波监测自容式潜标系统开发[D]. 秦承志.中国海洋大学 2010
本文编号：3722520
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3722520.html
