水下受拉繩纜繞流渦泄及渦激振動研究.pdf

1、水下潛標系統(tǒng)是一種利用系留繩纜固定于海底進行信號收集的裝置,系統(tǒng)抗擾能力直接決定了接收信號的可靠程度。而系統(tǒng)中系留繩纜的動力特性是決定整個系統(tǒng)動力響應(yīng)的重要組成部分,受拉柔性繩纜由于繞流會產(chǎn)生周期性的渦泄從而引起交變激振力,因而結(jié)構(gòu)會發(fā)生渦激振動從而產(chǎn)生干擾頻響信號。對大柔性細長體結(jié)構(gòu)漩渦脫落和渦激振動進行研究可以預(yù)報系留系統(tǒng)干擾頻段,同時對海洋工程中的此類細長結(jié)構(gòu),如系纜、立管等也有重要意義。
　　本文旨在建立基于CFD-FEA

2、雙向流固耦合的大柔性細長結(jié)構(gòu)渦激振動時域預(yù)報方法,分別從亞臨界層定圓柱繞流漩渦脫落建模規(guī)律、三維直(斜)圓柱繞流模擬與分析、動網(wǎng)格技術(shù)、彈性支撐的二維圓柱渦激振動自鎖研究以及三維全尺度渦激振動預(yù)報研究等方面展開。具體研究內(nèi)容如下:
　　1基于LES方法對亞臨界層定圓柱繞流漩渦脫落模型影響因素進行了分析,研究了幾何模型尺度、網(wǎng)格劃分方式、亞格尺度模型選擇、初始邊界條件和時間步長對模擬結(jié)果的影響規(guī)律,確立了亞臨界層漩渦脫落合理建模方法

3、。
　　2建立了三維圓柱繞流模型,研究了三維效應(yīng)對渦泄及尾流的影響。同時基于Morrison方程計算潛標系留繩纜水中的姿態(tài),根據(jù)姿態(tài)建立斜圓柱繞流模型,分析了來流與圓柱呈現(xiàn)一定傾角時的漩渦脫落以及結(jié)構(gòu)所受水彈性力的變化規(guī)律。
　　3基于文獻中的水池實驗參數(shù)對彈性支撐的二維圓柱渦激振動進行了模擬,并與實驗結(jié)果對比驗證了模型的有效性。同時基于二維流固耦合模擬,研究了結(jié)構(gòu)頻率與渦泄頻率之間關(guān)系,觀察到渦激振動自鎖現(xiàn)象,并得到了響應(yīng)