轴向板条对海洋立管涡激振动抑振的数值研究

发布时间：2024-05-21 00:42

　　涡激振动是一种在海洋工程领域普遍存在的流固耦合物理现象,易导致海洋立管等结构物发生疲劳损伤或失稳。本文为抑制涡激振动而提出一种附加轴向板条的方案,采用非定常流体数值计算方法求解分析不同分布形式下的轴向板条对海洋立管涡激振动特性的影响。首先定义轴向板条的分布形式;采用Newmark-β法求解立管双自由度振动方程并编写UDF,计算采用k-ω/SST湍流模型,并结合动网格技术模拟立管的振动过程。研究结果表明,轴向板条对海洋立管具有较好的抑振效果;当轴向板条数目n=20时,流向振动幅度减小78.57%,横向振动幅度减小58.10%。本文研究结果可为海洋结构物涡激振动的抑振提供参考。

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【部分图文】：

图6结果对比

图5网格无关性验证3.2实验验证

图1带轴向板条的海洋立管示意图

建立带轴向板条的海洋立管物理模型，并对物理模型进行简化，如图1所示。为研究轴向板条对海洋立管涡激振动的振动特性影响，改变轴向板条的分布形式。共进行了6组仿真，第1组为不带有轴向板条的海洋立管，其余组为轴向板条分布形式不同的海洋立管，二维示意图如图1所示，图中板条的尺寸参数为：（1....

图3计算域示意图

湍流频率ω为式中：a=5/9,b=0.09,c=0.075；σk=σω=2;U为来流速度，ρ为流体密度；Pk为湍流生成速率。

图4网格处理

利用ANSYSICEMCFD15.0对模型进行网格划分，采用分块的划分方法（如图4(a）所示）。对立管结构边界网格进行加密处理，提高数值计算精度，网格处理如图4(b）所示。立管壁面距离入口处10D，且处于整个流场的水平中心轴上。计算的物理模型为SST/k-ω湍流模型，需进行....

本文编号：3979359