內(nèi)孤立波與深海立管相互作用數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著陸地和淺海石油資源開采產(chǎn)量的逐步穩(wěn)定，世界各國(guó)均開始將石油資源開采的觸角伸向深海海域，與此同時(shí)，海洋結(jié)構(gòu)物所面臨的海況也將更加惡劣。海洋內(nèi)波便是其中具有代表性的一種惡劣海況。海洋內(nèi)波具有振幅大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，在特定條件下會(huì)對(duì)海洋結(jié)構(gòu)物造成巨大的破壞。
　　內(nèi)孤立波與海洋結(jié)構(gòu)物的相互作用具有很強(qiáng)的非線性，特別是與大長(zhǎng)徑比撓性部件，如深海立管等，其非線性作用將不可忽略，此時(shí)，這類問題將不能再用線性理論來解決。因此，本文采用數(shù)值

2、方法來研究?jī)?nèi)孤立波與深海立管的相互作用，以期為解決這類強(qiáng)非線性問題提供一種可行的解決方法。
　　本文首先回顧和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外有關(guān)內(nèi)孤立波理論的研究現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)內(nèi)孤立波與深海立管的相互作用問題開展了以下幾方面的工作：
　　一，根據(jù)內(nèi)孤立波mKdV理論，以RANS方程為控制方程，結(jié)合k-ε湍流模型和VOF方法，采用速度入口作為入口邊界條件建立了內(nèi)孤立波數(shù)值水槽。
　　二，利用上文所建立的內(nèi)孤立波數(shù)值水槽，研究了內(nèi)孤

3、立波與大長(zhǎng)徑比深海立管相互作用時(shí)的受力特性，并對(duì)立管在內(nèi)孤立波作用下的受力變化、立管周圍流場(chǎng)分布和壓力隨時(shí)間變化的情況進(jìn)行了顯示。
　　三，將內(nèi)波與立管相互作用得到的時(shí)歷載荷作為結(jié)構(gòu)有限元軟件 ABAQUS的時(shí)變載荷，采用基于薄殼理論的有限元方法，對(duì)深海立管在內(nèi)孤立波作用下的動(dòng)力響應(yīng)特性進(jìn)行了研究。
　　四，運(yùn)用基于Morison公式求解內(nèi)孤立波載荷的工程簡(jiǎn)化方法，結(jié)合考慮內(nèi)流的細(xì)長(zhǎng)桿件動(dòng)力學(xué)方程，給出了立管的運(yùn)動(dòng)控制方程，