基于浮式风力机平台的分形特征垂荡板强迫振荡水动力特性

发布时间：2024-03-01 02:59

　　垂荡板因其具有增大水动力阻尼及附加质量的优点而广泛应用于海洋工程领域。将分形理论应用于垂荡板的结构设计,提出一种具有分形特征孔的垂荡板,运用Fluent的自定义函数并结合动网格技术对不同垂荡板模型进行数值模拟,研究其水动力特性。对比分析了不同振幅下实心、不同分形阶数(透空率)以及规则孔垂荡板的水动力特性,得到了不同垂荡板垂向力时间历程曲线、附加质量系数C_m和阻尼系数C_d以及涡量云图。结果表明:振动周期不变时,随振幅的增大,各垂荡板C_d值随之减小,最终趋于平稳,而C_m值随之增大;比较不同分形阶数时,C_m值随分形阶数增加而减小,C_d值随分形阶数增加而先增大后减小,在分形阶数为二阶时,C_d值最大;相同透空率时,分形孔和规则孔垂荡板C_m值大致相等,分形孔C_d值较规则孔有较大提升,最大提升为17.83%,平均为14.74%。由此可见,较之普通开孔垂荡板,分形特征垂荡板具有优越的性能。

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【部分图文】：

图1谢尔宾斯基分形图

第5期黄致谦，等:基于浮式风力机平台的分形特征垂荡板强迫振荡水动力特性图1谢尔宾斯基分形图Fig．1Sierpinskifractalgraph1．2垂荡板数值算法本文应用计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)方法，采用Fluent软件进行数....

图2计算流场区域与垂荡方向Fig．2Computationdomainofflowandheaving

图1谢尔宾斯基分形图Fig．1Sierpinskifractalgraph1．2垂荡板数值算法本文应用计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)方法，采用Fluent软件进行数值模拟。根据所得模拟数据计算垂荡板的水动力系数，即阻尼系数和附加质量系....

图3垂荡板面网格

2．1垂荡板模型建立及网格生成为便于对计算数据结果进行对比，本文平台相关数据与垂荡板尺寸参考文献［12，24］。为比较实心、不同分形阶数(透空率)及相同透空率下，规则孔与分形孔对垂荡板水动力系数的影响，在三维建模软件中建立了5个不同的垂荡板模型。其中垂荡板为方板，其面积为31．5....

图4垂荡板速度和垂向力的时间历程曲线

2A2ω2(7)Cm=F0cosφρL3Aω2(8)式(7)和式(8)中的ρ、L、A和ω都是已知参数，故只需求得垂荡板所受垂向力的幅值F0和相位差φ即可求得垂荡板的水动力系数Cd和Cm。3数值模拟结果分析3．1实心垂荡板水动力系数通过UDF改变垂荡板的振幅，即改变KC，可计算得出....

本文编号：3915331