圓柱形浮標(biāo)運(yùn)動計算和試驗研究.pdf

1、浮標(biāo)是發(fā)達(dá)國家觀測和勘察海洋的重要工具。隨著對海洋的逐步開發(fā)，拖曳浮標(biāo)慢慢運(yùn)用在工程實踐中。圓柱繞流是個經(jīng)典的力學(xué)問題，在工程中運(yùn)用很廣。因此，研究拖曳圓柱浮標(biāo)運(yùn)動姿態(tài)和流場在理論研究和工程實際運(yùn)用方面都有很大的研究價值。本文在這方面做出了一些成果。
　　 本文使用FLUENT軟件平臺上的湍流模型，計算定常來流下不同攻角的單圓柱的水動力性能，通過對圓柱受力和力矩進(jìn)行分析，在受力平衡和力矩平衡的限制條件下，最后得到圓柱在水下和水面

2、運(yùn)動的穩(wěn)定狀態(tài)。
　　 圓柱水下運(yùn)動時，通過k-ε和Realizable k-ε 兩個湍流模型分別計算圓柱繞流運(yùn)動。計算結(jié)果說明通過Realizable k-ε計算的結(jié)果比k-ε大，但兩個湍流模型計算的力矩平衡傾角與受力平衡傾角不同，計算結(jié)果存在一定誤差。同時通過k-ε計算了二維圓柱水下繞流和三維圓柱水下繞流的情況，計算結(jié)果與經(jīng)典文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)k-ε模型在模擬二維圓柱水下流動時，誤差小，而模擬三維圓柱水下流動，誤差比較大。

3、
　　 圓柱水上運(yùn)動，F(xiàn)LUENT計算不同排水體積下圓柱受力平和力矩平衡傾角，通過傾角計算出浮標(biāo)穩(wěn)定的排水體積。說明本文提出的物理模型對于圓柱水上繞流有一定價值，計算方法需要根據(jù)試驗數(shù)據(jù)不斷修正和完善。
　　 拖曳浮標(biāo)的纜繩斷裂時，浮標(biāo)會自由上浮。在浮標(biāo)自由上浮試驗的基礎(chǔ)上，提出了一種換算浮標(biāo)自由上浮試驗的方法。換算結(jié)果通過與FLUENT計算的結(jié)果比較，誤差不是很大。本文提出的方法具有可行性，需要根據(jù)浮標(biāo)實尺自由上浮試驗