波流聯(lián)合作用下海洋立管載荷與響應分析.pdf

1、隨著深海資源開發(fā)領域的不斷拓展，海洋立管等結構物在波流等外載荷下的運動響應問題越來越受到人們的關注。本文在較為全面地回顧和總結了國內(nèi)外數(shù)值水池和海洋立管載荷響應研究方法和最新進展的基礎上，基于時域方法和粘流理論，以不可壓縮流體連續(xù)方程、N-S方程和結構動力學方程為基本控制方程，借助商用軟件平臺Ansys Workbench14.5，構建了粘性數(shù)值水池，針對海洋立管的載荷響應問題開展了以下研究工作并得到了相應結論：
　　(1)基于商

2、用軟件FLUENT14.5，結合軟件自定義函數(shù)(UDF)功能，采用速度邊界造波法和阻尼消波技術，通過VOF追蹤自由液面，建立了精度良好的二維和三維數(shù)值波浪、波流數(shù)值水池。分析了不同波流參數(shù)聯(lián)合作用下數(shù)值水池的波浪參數(shù)變化，得到了波流同向時，波長變長，波幅減?。徊飨嘞驎r，波長變小，波幅增加的結論。
　　(2)在完成數(shù)值水池構造的基礎上，建立了剛性海洋立管模型，對其在波流共同作用下所受載荷進行了仿真模擬。通過表面壓力和水平的作用力的

3、分析，發(fā)現(xiàn)立管在波流同向中受力增加，且水平作用力系數(shù)增大；波流相向時，立管表面壓力減小，水平作用力系數(shù)降低。
　　(3)采用雙向耦合分離法思想，通過流固耦合模塊System Coupling將流域和結構域計算數(shù)據(jù)交互傳遞，對長徑比為8的柔性立管在數(shù)值水池中的運動響應進行了雙向流固耦合模擬。結果分析表明，相對單獨波浪場中，立管在波流數(shù)值水池中迎浪向振動平衡位置偏向水流方向，橫浪向振幅顯著增大，軸向振動變化不大。同時通過文獻對比和水平