【摘 要】
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海洋立管工作时,会同时受到来自管内流体流动和来自管外海洋环境的载荷作用。外载荷主要来自于海流、波浪、上端浮体运动以及地震、冰凌等。立管涡激振动是引起疲劳破坏的主
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海洋立管工作时,会同时受到来自管内流体流动和来自管外海洋环境的载荷作用。外载荷主要来自于海流、波浪、上端浮体运动以及地震、冰凌等。立管涡激振动是引起疲劳破坏的主要因素,已引起国内外学者以及海洋石油工程业界的广泛关注。本文基于计算流体力学与计算结构动力学方法,研究了固定立管绕流问题和弹性立管涡激振动问题,探索了涡激振动问题的流固耦合仿真方法。选用不同密度的流体网格仿真圆柱绕流问题,对比仿真结果,获得网格密度选取的指导。在不同雷诺数下进行了圆柱绕流仿真,将结果与参考文献对比,验证数值方法的正确性。进行了带有两种导流板的立管的绕流分析,观察导流板对升力、阻力、漩涡泄放频率的影响。分析了立管的干模态和湿模态。基于ANSYS,Workbench平台对一段长径比30、直径0.365m的RTP立管在Re=4×105时的涡激振动进行流固耦合分析,对比选用RNGκ-ε、SSTκ-ω和SST-SAS湍流模型的仿真结果。在相同的流场下调整结构参数使结构自由振动频率接近漩涡泄放频率,使用SST-SAS湍流模型进行仿真,观察到频率锁定现象下振幅大幅提升。
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