海洋深水管樁模型的渦激振動(dòng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國海洋戰(zhàn)略的實(shí)施，海上道路運(yùn)輸?shù)男枨笱该桶l(fā)展，跨海交通設(shè)施的建設(shè)要求日益增加，海洋的建設(shè)不斷涌現(xiàn)。橋梁樁基在架設(shè)以及使用的過程中常常會(huì)受到渦激振動(dòng)的影響，隨著水深的增加和所處復(fù)雜流場的不斷變化，渦激振動(dòng)作用越來越強(qiáng)烈，橋梁深水管樁渦激振動(dòng)的研究有著極其重要的意義。本文研究的主要內(nèi)容和成果:
　　(1)本文采用Abaqus軟件，在均勻流和流速梯度條件下，利用Co-execution模塊進(jìn)行流固耦合計(jì)算，進(jìn)行圓柱繞流和鋼管樁的渦

2、激振動(dòng)以及樁土相互作用下鋼管樁的渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬和研究。
　　(2)通過均勻流和梯度流下的圓柱繞流的數(shù)值模擬得到:圓柱繞流在層流流態(tài)下旋渦周期性生成和脫落，升力和阻力系數(shù)穩(wěn)定在某一個(gè)固定的幅值振蕩，在紊流流態(tài)下尾流轉(zhuǎn)為紊流渦街，升力和阻力系數(shù)相對(duì)穩(wěn)定;Strouhal數(shù)基本符合以往文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是在高雷諾數(shù)下均出現(xiàn)偏大或者偏小的情況。
　　(3)通過均勻流和梯度流下的鋼管樁渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬得到:通過升力和阻力系數(shù)曲線

3、可以看出，在不同長細(xì)比和不同質(zhì)量比下，相同雷諾數(shù)下的升阻力系數(shù)有較明顯變化，頻譜圖變化不大，梯度流下的穩(wěn)定性更好。通過約化速度與共振效應(yīng)的關(guān)系曲線可以發(fā)現(xiàn)，低質(zhì)量比下，渦激振動(dòng)發(fā)生后，約化速度與兩自由度無量綱振幅的曲線中存在更多的分支，梯度流條件下此曲線與均勻流相比變化幅值和波動(dòng)性都較小，Ax分支更少，Ay的變化規(guī)律更加統(tǒng)一。梯度流條件下的約化速度與頻率比的曲線與均勻流相比鎖頻所需約化速度更小，通過此曲線可以發(fā)現(xiàn)質(zhì)量比越大，達(dá)到鎖頻的所