基于CFX的潛標(biāo)系纜渦激振動(dòng)及其減振研究.pdf

1、上世紀(jì)五十年代由美國(guó)率先發(fā)展起來(lái)的潛標(biāo)系統(tǒng)又稱(chēng)為水下浮標(biāo)系統(tǒng)，是通過(guò)系纜固定于特定海域和水深進(jìn)行工作的，它具有多種優(yōu)點(diǎn)，如今已經(jīng)作為一種新型載體，被廣泛應(yīng)用于海洋地質(zhì)活動(dòng)觀(guān)測(cè)、海洋水文以及水下探測(cè)等方面。
　　與大型浮體或者浮式海洋結(jié)構(gòu)物不同，海流作用下潛標(biāo)-系留系統(tǒng)的耦合動(dòng)力響應(yīng)有著其自身的特殊性。系纜受到海流作用時(shí)會(huì)對(duì)潛標(biāo)體產(chǎn)生較大的影響，當(dāng)二者耦合動(dòng)力響應(yīng)過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致潛標(biāo)所載測(cè)試設(shè)備無(wú)法正常工作，從而影響所獲取數(shù)據(jù)的正確性和

2、可靠性。
　　渦激振動(dòng)是導(dǎo)致潛標(biāo)系統(tǒng)無(wú)法正常工作的主要誘因。鑒于耦合模擬方案、計(jì)算效率、計(jì)算機(jī)配置等諸多困難，對(duì)潛標(biāo)系留系統(tǒng)的渦激振動(dòng)特性進(jìn)行三維數(shù)值模擬一直是比較棘手的研究課題。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件性能的不斷提升以及高性能并行計(jì)算技術(shù)的興起，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始了渦激振動(dòng)特性的三維數(shù)值模擬研究。本文基于CFD數(shù)值模擬技術(shù)，進(jìn)行了一系列的系纜及其添加減振裝置后流向與橫向渦激振動(dòng)的二維及三維數(shù)值模擬。采用CFX作為流場(chǎng)求解

3、器對(duì)流體流動(dòng)進(jìn)行二維及三維CFD數(shù)值模擬；采用ANSYS作為固場(chǎng)求解器，使用基于三維實(shí)體單元的有限元方法對(duì)潛標(biāo)系留系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬；借助ANSYS Workbench平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)流固耦合交界面的無(wú)縫數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)值模擬結(jié)果分析對(duì)比體現(xiàn)了數(shù)值模擬方案的可行性與準(zhǔn)確性，通過(guò)模擬深化了對(duì)潛標(biāo)系統(tǒng)渦激振動(dòng)的認(rèn)識(shí)，以及不同減振裝置對(duì)渦激振動(dòng)影響效果。最后用瞬態(tài)分析的數(shù)值模擬方法驗(yàn)證了彈性減振件的效果是可靠的。研究結(jié)果表明，添加減振措施后潛標(biāo)系