板翼动力锚及其推进器水动力特性的数值模拟

发布时间：2020-09-01 18:57

　　随着近海油气资源逐渐衰竭,海洋油气资源开发逐渐走入深海,以系泊系统为基础的浮式海洋开采平台应运而生。板翼动力锚是深海领域中众多固锚基础形式的一种,因其易安装、造价低、安全性高等优点而逐渐成为海洋工程中备受关注的一种新型动力锚。板翼动力锚是利用自重在水中下落一段距离,然后利用自由下落所获动能贯入海床一定深度,从而提供抗拔承载力。然而,目前对于板翼动力锚的研究主要集中在锚在海床中的贯入过程和贯入海床后锚土相互作用方面,而关于水中自由下落阶段的水动力学特性的研究却相对较少,因此研究板翼动力锚的水动力学特性对其实际工程安装过程具有重要的指导意义。同时,以往研究板翼动力锚的结果显示锚在海床中的沉贯深度较浅,在一定条件下极易被拔出海床。而板翼动力锚是依靠其在水中自由下落所获得的动能和势能贯入海床的。因此,提高板翼动力锚贯入前的动能和势能是十分必要的。本文采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的方法研究了板翼动力锚的水动力学特性,同时设计并研究了推进装置以改进板翼动力锚的水力学特性,从而提高锚贯入海床时的速度,以达到更深的沉贯深度。主要研究内容如下:(1)研究板翼动力锚原型拖曳阻力系数和终端速度随攻角变化关系,同时确定锚方向稳定性随攻角的变化趋势。(2)设计推进装置以改善板翼动力锚的方向稳定性,同时提高锚的贯入速度和质量,进而提高锚贯入前的动能和势能。(3)在方向稳定性理论的指导下,结合数值模拟计算结果,对推进装置进行优化,以获得在方向稳定性和贯入速度方面都表现良好的推进装置。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE95

【参考文献】