波流聯(lián)合作用下海洋立管載荷與響應(yīng)分析.pdf

1、隨著深海資源開發(fā)領(lǐng)域的不斷拓展，海洋立管等結(jié)構(gòu)物在波流等外載荷下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本文在較為全面地回顧和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外數(shù)值水池和海洋立管載荷響應(yīng)研究方法和最新進(jìn)展的基礎(chǔ)上，基于時(shí)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(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程為基本控制方程，借助商用軟件平臺(tái)Ansys Workbench14.5，構(gòu)建了粘性數(shù)值水池，針對(duì)海洋立管的載荷響應(yīng)問(wèn)題開展了以下研究工作并得到了相應(yīng)結(jié)論：
　　(1)基于商

2、用軟件FLUENT14.5，結(jié)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(shù)，通過(guò)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(shí)，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，波幅減?。徊飨嘞驎r(shí)，波長(zhǎng)變小，波幅增加的結(jié)論。
　　(2)在完成數(shù)值水池構(gòu)造的基礎(chǔ)上，建立了剛性海洋立管模型，對(duì)其在波流共同作用下所受載荷進(jìn)行了仿真模擬。通過(guò)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(shí)，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(guò)流固耦合模塊System Coupling將流域和結(jié)構(gòu)域計(jì)算數(shù)據(jù)交互傳遞，對(duì)長(zhǎng)徑比為8的柔性立管在數(shù)值水池中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了雙向流固耦合模擬。結(jié)果分析表明，相對(duì)單獨(dú)波浪場(chǎng)中，立管在波流數(shù)值水池中迎浪向振動(dòng)平衡位置偏向水流方向，橫浪向振幅顯著增大，軸向振動(dòng)變化不大。同時(shí)通過(guò)文獻(xiàn)對(duì)比和水平