二維圓柱與彈性立管渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬.pdf

1、深水海洋平臺(tái)承受復(fù)雜的海洋環(huán)境動(dòng)力，海洋立管作為平臺(tái)和海底進(jìn)口的之間的主要構(gòu)件，同時(shí)也是非常薄弱易損的構(gòu)件之一。一定速度的海流和波浪流經(jīng)立管時(shí)，會(huì)在其兩側(cè)形成交替脫落的旋渦，旋渦的脫落將對(duì)立管產(chǎn)生一個(gè)周期性的交變力，使得管道產(chǎn)生渦激振動(dòng)，管道的振動(dòng)反過來又對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生影響，使得旋渦增強(qiáng)。當(dāng)旋渦脫落頻率和立管自振頻率接近時(shí)，旋渦的瀉放將被結(jié)構(gòu)的振動(dòng)所控制，發(fā)生“鎖頻”現(xiàn)象，引起立管的劇烈振動(dòng)，從而造成疲勞破環(huán)。
　　計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(C

2、FD)在航空航天領(lǐng)域的成功應(yīng)用吸引了越來越多其它領(lǐng)域的工程及研究人員。在土木工程界，就有人提出“數(shù)值風(fēng)洞”和“數(shù)值水池”等概念。本文正是基于流體通用軟件 FLUENT，對(duì)剛性圓柱繞流及其渦激振動(dòng)進(jìn)行了CFD模擬：
　　1、模擬剛性圓柱繞流，得到工程中感興趣的參數(shù)，如升力系數(shù)、阻力系數(shù)、Strouhal數(shù)等，并與經(jīng)典試驗(yàn)值或計(jì)算值進(jìn)行了比較，初步驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性，也為后面的分析提供一定的數(shù)據(jù)。
　　2、利用 FLUENT中的滑移

3、網(wǎng)格和動(dòng)態(tài)層鋪(Dynamic Layering)模型，通過 UDF接口編程嵌入結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算的Newmark-β代碼，建立剛性圓柱渦激振動(dòng)的計(jì)算模型。
　　3、通過對(duì)規(guī)劃的幾組不同工況的模擬，定性定量分析了結(jié)構(gòu)阻尼比ζ對(duì)于圓柱渦激振動(dòng)橫向位移及其均方根的線性影響和固流質(zhì)量比的非線性影響。*m
　　盡管有很多的學(xué)者對(duì)圓柱繞流及其渦激振動(dòng)進(jìn)行了理論或者試驗(yàn)研究，但是到目前為止，還沒有完全解決這樣難題。由于受到 CFD模擬技術(shù)