海洋立管涡致耦合振动CFD数值模拟研究
| 摘要 | 第1-8页 |
| Abstract | 第8-14页 |
| 1 绪论 | 第14-24页 |
| ·选题背景、目的及研究意义 | 第14-15页 |
| ·关于涡激振动 | 第15-18页 |
| ·卡门涡街 | 第15-18页 |
| ·弹性体与流体的耦合作用 | 第18页 |
| ·国内外研究现状 | 第18-22页 |
| ·涡激振动实验研究 | 第18-20页 |
| ·涡激振动数值研究 | 第20-22页 |
| ·半经验法 | 第20-21页 |
| ·尾流振子模型 | 第21页 |
| ·计算流体动力学方法 | 第21-22页 |
| ·本文主要研究内容和创新点 | 第22-24页 |
| ·本文主要研究内容 | 第22-23页 |
| ·创新点 | 第23-24页 |
| 2 计算流体力学数值模拟研究 | 第24-42页 |
| ·概述 | 第24-25页 |
| ·湍流的数值模拟 | 第25-31页 |
| ·流体运动控制方程 | 第25-26页 |
| ·湍流模型的选择 | 第26-29页 |
| ·湍流流场边界计算 | 第29-31页 |
| ·基于有限体积法的控制方程离散 | 第31-36页 |
| ·流体数值网格 | 第31-33页 |
| ·有限体积法 | 第33-34页 |
| ·常用离散格式 | 第34-35页 |
| ·二维问题有限体积法离散 | 第35-36页 |
| ·流场模型的数值求解 | 第36-42页 |
| ·流场数值计算的主要方法 | 第36-37页 |
| ·交错网格及其应用 | 第37-38页 |
| ·SIMPLE 算法 | 第38-42页 |
| ·SIMPLE 算法基本思想 | 第38-39页 |
| ·速度与压力修正方程 | 第39-40页 |
| ·SIMPLE 算法的发展 | 第40-42页 |
| 3 流体—结构耦合振动数值模拟 | 第42-57页 |
| ·概述 | 第42-43页 |
| ·结构动力模块数值模型的建立 | 第43-47页 |
| ·结构运动控制方程 | 第43-47页 |
| ·涡致耦合振动数值模型的建立 | 第47-50页 |
| ·涡激振动响应参数 | 第47-49页 |
| ·Strouhal 数和漩涡脱落频率 | 第47页 |
| ·升力与曳力系数 | 第47-48页 |
| ·其他参数系数 | 第48-49页 |
| ·涡激耦合振动数值模型 | 第49页 |
| ·数值模型无量纲化 | 第49-50页 |
| ·流体—结构耦合振动数值求解与编程 | 第50-57页 |
| ·流固耦合的实现 | 第50-51页 |
| ·用户自定义函数 | 第51-52页 |
| ·动网格模型的实现 | 第52-55页 |
| ·边界运动控制实现方法 | 第53页 |
| ·动网格控制方法 | 第53-55页 |
| ·流固耦合的数值求解流程 | 第55-57页 |
| 4 单柱体涡激耦合振动数值模拟 | 第57-82页 |
| ·概述 | 第57-58页 |
| ·数值模型的建立与求解 | 第58-62页 |
| ·数值模型建立 | 第58-60页 |
| ·计算模型及流体网格设置 | 第59-60页 |
| ·计算初始条件的确定 | 第60页 |
| ·柱体两自由度振动求解流程 | 第60-62页 |
| ·圆柱体两自由度涡激振动响应分析 | 第62-69页 |
| ·数值模型可靠性验证 | 第62-63页 |
| ·柱体涡激振动响应分析 | 第63-64页 |
| ·柱体动力响应时程及运动轨迹分析 | 第64-66页 |
| ·流体—结构耦合作用下流场特征分析 | 第66-69页 |
| ·漩涡脱落模式 | 第66-68页 |
| ·圆柱体涡激振动尾流流场分析 | 第68-69页 |
| ·带抑振装置柱体涡致耦合振动分析 | 第69-80页 |
| ·抑振方法的研究 | 第69-72页 |
| ·数值模型及参数 | 第72-73页 |
| ·耦合振动作用下结构振动特征分析 | 第73-78页 |
| ·升力系数与曳力系数 | 第73-74页 |
| ·横向与顺流向振幅分析 | 第74-75页 |
| ·典型流速下柱体响应特性 | 第75-76页 |
| ·柱体质心运动轨迹 | 第76-78页 |
| ·抑振装置对尾流流场的影响 | 第78-80页 |
| ·小结 | 第80-82页 |
| 5 群柱体系干涉效应数值模拟 | 第82-120页 |
| ·概述 | 第82-84页 |
| ·数值模型的建立与求解 | 第84-87页 |
| ·控制方程及参数的确定 | 第84-85页 |
| ·群柱体系涡激振动求解流程 | 第85-87页 |
| ·串联排列柱体涡致耦合振动数值模拟 | 第87-102页 |
| ·计算域与初始条件 | 第87-88页 |
| ·串联排列两圆柱体干涉效应影响分析 | 第88-102页 |
| ·群柱涡激振动响应分析 | 第88-91页 |
| ·柱体间距对流体作用力影响分析 | 第91-93页 |
| ·上下游柱体动力特性时程曲线分析 | 第93-99页 |
| ·两柱体质心运动轨迹 | 第99-102页 |
| ·并列柱体涡激振动干扰效应数值模拟 | 第102-118页 |
| ·计算模型及初始条件 | 第102-103页 |
| ·排列形式及间距对流体力影响分析 | 第103-106页 |
| ·并列两圆柱体涡激振动幅值分析 | 第106-110页 |
| ·上下侧柱体动力特性时程曲线分析 | 第110-112页 |
| ·并列两柱体中心间距对干扰效应影响 | 第112-115页 |
| ·柱间距对两柱体振动的影响分析 | 第112-114页 |
| ·不同柱间距下，两柱体质心运动轨迹分析 | 第114-115页 |
| ·外流速对两柱体动力特性的影响 | 第115-118页 |
| ·流速对两柱体振动幅值时程的影响分析 | 第115-117页 |
| ·并列两柱体柱体质心运动轨迹分析 | 第117-118页 |
| ·小结 | 第118-120页 |
| 6 三维立管结构涡激振动研究 | 第120-135页 |
| ·立管涡激振动物理模型实验研究 | 第120-125页 |
| ·实验目的与内容 | 第120页 |
| ·实验模型设计 | 第120-122页 |
| ·实验设计 | 第120-121页 |
| ·试验支架设计 | 第121页 |
| ·立管模型设计 | 第121-122页 |
| ·实验设备 | 第122-124页 |
| ·实验水槽 | 第122页 |
| ·结构数据采集系统 | 第122-123页 |
| ·流体数据采集系统 | 第123-124页 |
| ·实验结果处理及分析 | 第124-125页 |
| ·结构位移重建 | 第124页 |
| ·实验结果分析 | 第124-125页 |
| ·准三维立管数值模拟 | 第125-132页 |
| ·概述 | 第125-126页 |
| ·准三维数值模拟求解思路 | 第126页 |
| ·三维结构模型简化参数 | 第126-130页 |
| ·Euler-Bernoulli 梁单元 | 第126-130页 |
| ·立管模型静力分析 | 第130页 |
| ·准三维模型的建立 | 第130-131页 |
| ·CFD 数值模拟结果分析 | 第131-132页 |
| ·立管结构 CFD 数值模拟结果与实验对比分析 | 第132-134页 |
| ·立管各质点涡激振动振幅对比分析 | 第132-133页 |
| ·立管典型节点横向位移时程曲线对比分析 | 第133-134页 |
| ·小结 | 第134-135页 |
| 7 研究结论与展望 | 第135-137页 |
| ·本文结论 | 第135-136页 |
| ·研究展望及建议 | 第136-137页 |
| 参考文献 | 第137-143页 |
| 个人简历 | 第143页 |
| 发表的学术论文 | 第143-144页 |
| 致谢 | 第144页 |
