| 摘要 | 第3-6页 |
| ABSTRACT | 第6-10页 |
| 符号表 | 第11-13页 |
| 缩略词表 | 第13-18页 |
| 第一章 绪论 | 第18-51页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第18-20页 |
| 1.2 涡激振动的研究进展 | 第20-44页 |
| 1.2.1 圆柱绕流的研究现状 | 第20-24页 |
| 1.2.2 刚性圆柱涡激振动的研究现状 | 第24-30页 |
| 1.2.3 柔性立管涡激振动的试验研究 | 第30-33页 |
| 1.2.4 柔性立管涡激振动的数值研究 | 第33-38页 |
| 1.2.5 细长柔性立管的研究热点 | 第38-44页 |
| 1.3 涡激振动数值计算的软件开发 | 第44-48页 |
| 1.3.1 国外的软件开发 | 第44-46页 |
| 1.3.2 国内的软件开发 | 第46-47页 |
| 1.3.3 本文的软件开发 | 第47-48页 |
| 1.4 本文主要研究工作和创新点 | 第48-51页 |
| 1.4.1 本文主要研究工作 | 第48-49页 |
| 1.4.2 本文的创新点 | 第49-51页 |
| 第二章 粘性流场数值模拟方法 | 第51-64页 |
| 2.1 数学模型 | 第51-57页 |
| 2.1.1 控制方程 | 第51页 |
| 2.1.2 湍流模型 | 第51-56页 |
| 2.1.3 边界条件 | 第56-57页 |
| 2.2 流场的数值离散方法 | 第57-62页 |
| 2.2.1 空间域的离散 | 第58-61页 |
| 2.2.2 时间域的离散 | 第61-62页 |
| 2.3 速度压力耦合求解 | 第62-63页 |
| 2.4 本章小结 | 第63-64页 |
| 第三章 涡激振动结构动力学分析方法 | 第64-81页 |
| 3.1 引言 | 第64页 |
| 3.2 立管的结构运动方程 | 第64-73页 |
| 3.2.1 细长柔性立管模型的简化 | 第64-65页 |
| 3.2.2 结构的横向运动方程 | 第65-68页 |
| 3.2.3 结构的轴向运动 | 第68页 |
| 3.2.4 运动方程的有限元离散 | 第68-73页 |
| 3.3 动力响应计算的数值求解 | 第73-80页 |
| 3.3.1 Newmark-β法 | 第73-76页 |
| 3.3.2 固有频率和固有振型的求解 | 第76-78页 |
| 3.3.3 基于Newmark-β法的算例验证 | 第78-80页 |
| 3.4 本章小结 | 第80-81页 |
| 第四章 涡激振动的流固耦合方法及求解器viv-FOAM-SJTU的开发 | 第81-99页 |
| 4.1 流固耦合的解决方案 | 第81-84页 |
| 4.1.1 耦合条件 | 第81-82页 |
| 4.1.2 流固耦合求解 | 第82-84页 |
| 4.2 动网格技术 | 第84-87页 |
| 4.2.1 OpenFOAM的动网格技术 | 第84-85页 |
| 4.2.2 RBF动网格技术 | 第85-87页 |
| 4.3 基于受迫振动预报自激响应的方法研究 | 第87-90页 |
| 4.3.1 预报方法 | 第87-89页 |
| 4.3.2 复解调方法 | 第89-90页 |
| 4.4 求解器viv-FOAM-SJTU简介 | 第90页 |
| 4.5 求解器模块说明 | 第90-95页 |
| 4.6 求解器流程图 | 第95-97页 |
| 4.7 求解器结构图 | 第97-98页 |
| 4.8 本章小结 | 第98-99页 |
| 第五章 刚性圆柱涡激振动的数值研究 | 第99-142页 |
| 5.1 静止圆柱绕流的数值模拟 | 第99-106页 |
| 5.1.1 静止圆柱绕流的计算模型 | 第99-101页 |
| 5.1.2 边界条件 | 第101页 |
| 5.1.3 网格收敛性验证 | 第101-103页 |
| 5.1.4 流动的瞬时特性 | 第103-105页 |
| 5.1.5 卡门涡街 | 第105-106页 |
| 5.2 不同长细比圆柱绕流的数值模拟 | 第106-115页 |
| 5.2.1 不同长细比圆柱绕流的流场参数 | 第107页 |
| 5.2.2 时均流向速度的分析 | 第107-112页 |
| 5.2.3 瞬时流向速度的分析 | 第112-115页 |
| 5.3 低质量比弹性支撑圆柱涡激振动的数值模拟 | 第115-126页 |
| 5.3.1 单向自由度弹性支承圆柱涡激振动的数值模拟 | 第116-122页 |
| 5.3.2 两向自由度弹性支承圆柱涡激振动的数值模拟 | 第122-126页 |
| 5.4 基于受迫振动预报圆柱自激响应的研究 | 第126-140页 |
| 5.4.1 主要参数 | 第126-127页 |
| 5.4.2 尾涡模式 | 第127-134页 |
| 5.4.3 预报结果及讨论 | 第134-140页 |
| 5.5 本章小结 | 第140-142页 |
| 第六章 柔性立管涡激振动的标准问题验证 | 第142-169页 |
| 6.1 标准算例的立管结构参数 | 第142-143页 |
| 6.2 固有频率和固有振型 | 第143-144页 |
| 6.3 计算域及网格收敛性验证 | 第144-146页 |
| 6.4 标准算例的计算结果及讨论 | 第146-168页 |
| 6.4.1 流向涡激振动分析 | 第148-156页 |
| 6.4.2 横向涡激振动分析 | 第156-164页 |
| 6.4.3 流场分析 | 第164-168页 |
| 6.5 本章小结 | 第168-169页 |
| 第七章 基于viv-FOAM-SJTU涡激振动的应用研究 | 第169-202页 |
| 7.1 细长柔性立管涡激振动的参数化分析 | 第169-182页 |
| 7.1.1 不同顶端预张力的VIV响应特性 | 第169-175页 |
| 7.1.2 不同流速下的VIV响应特性 | 第175-177页 |
| 7.1.3 不同质量比下的VIV响应特性 | 第177-182页 |
| 7.2 串列双立管涡激振动的干涉分析 | 第182-184页 |
| 7.3 不同长细比及流场剖面对立管涡激振动的影响分析 | 第184-200页 |
| 7.3.1 长细比为500 的柔性立管涡激振动响应分析 | 第184-189页 |
| 7.3.2 长细比为750 的柔性立管涡激振动响应分析 | 第189-194页 |
| 7.3.3 长细比为1000 的柔性立管涡激振动响应分析 | 第194-200页 |
| 7.4 本章小结 | 第200-202页 |
| 第八章 总结与展望 | 第202-208页 |
| 8.1 总结 | 第202-206页 |
| 8.2 展望 | 第206-208页 |
| 参考文献 | 第208-221页 |
| 附录A 软件著作权证书 | 第221-222页 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 | 第222-224页 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 | 第224-225页 |
| 致谢 | 第225-228页 |
