| 摘要 | 第4-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 创新点摘要 | 第10-15页 |
| 第一章 绪论 | 第15-23页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第15页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第15-21页 |
| 1.2.1 海洋立管应用现状 | 第15-17页 |
| 1.2.2 单相流体管道流固耦合动力特性研究 | 第17-18页 |
| 1.2.3 气液两相流管道流固耦合动力特性研究 | 第18-20页 |
| 1.2.4 海洋立管涡激振动研究 | 第20-21页 |
| 1.3 本文主要研究内容 | 第21-23页 |
| 第二章 立管系统中气液两相流特性的实验研究 | 第23-32页 |
| 2.1 实验系统及数据处理方法 | 第23-28页 |
| 2.1.1 两相流实验装置 | 第23-24页 |
| 2.1.2 数据采集系统 | 第24-26页 |
| 2.1.3 数据分析方法 | 第26-28页 |
| 2.2 立管中气液两相流的流型划分及特性 | 第28-31页 |
| 2.2.1 流型图 | 第28-29页 |
| 2.2.2 不同流型的压力波动特性 | 第29-31页 |
| 2.3 本章小结 | 第31-32页 |
| 第三章 立管系统中气液两相流特性的数值研究 | 第32-60页 |
| 3.1 数学模型建立 | 第32-36页 |
| 3.1.1 流体控制方程 | 第32页 |
| 3.1.2 湍流模型 | 第32-34页 |
| 3.1.3 多相流模型 | 第34-36页 |
| 3.2 数值方法 | 第36-38页 |
| 3.2.1 计算方法与收敛条件 | 第36页 |
| 3.2.2 边界条件 | 第36-37页 |
| 3.2.3 网格划分及无关性验证 | 第37-38页 |
| 3.3 几何尺寸的等效简化 | 第38-40页 |
| 3.4 立管系统中气液两相流二维数值模拟 | 第40-57页 |
| 3.4.1 不同流型的压力波动特性 | 第40-42页 |
| 3.4.2 不同流型的密度分布特性 | 第42-43页 |
| 3.4.3 不同流型的瞬态流动特性 | 第43-49页 |
| 3.4.4 不同流型对管道的冲击力特性 | 第49-54页 |
| 3.4.5 管道振动对流型的影响 | 第54-57页 |
| 3.5 立管系统中气液两相流三维数值模拟 | 第57-59页 |
| 3.6 本章小结 | 第59-60页 |
| 第四章 气液两相流管道的动力响应计算方法及验证 | 第60-91页 |
| 4.1 模型建立 | 第60-65页 |
| 4.1.1 管道动力学模型 | 第60-62页 |
| 4.1.2 两相流模型 | 第62-65页 |
| 4.2 数值求解 | 第65-74页 |
| 4.2.1 有限元离散 | 第65-66页 |
| 4.2.2 插值函数和矩阵生成 | 第66-73页 |
| 4.2.3 动力响应求解 | 第73-74页 |
| 4.3 模拟验证 | 第74-79页 |
| 4.3.1 基于CFX和Ansys的流固耦合联合仿真方法 | 第74-75页 |
| 4.3.2 结果分析 | 第75-79页 |
| 4.4 实验验证 | 第79-86页 |
| 4.4.1 实验材料及其性能测试 | 第79-82页 |
| 4.4.2 气液两相流水平悬跨实验装置 | 第82-84页 |
| 4.4.3 数据采集系统 | 第84页 |
| 4.4.4 数据处理方法 | 第84-86页 |
| 4.5 结果分析 | 第86-89页 |
| 4.5.1 突加重力自由振动 | 第86-87页 |
| 4.5.2 段塞流引起的水平悬跨管道动力响应 | 第87-89页 |
| 4.6 本章小结 | 第89-91页 |
| 第五章 弹性基础上气液两相流立管系统振动模态分析 | 第91-99页 |
| 5.1 模型建立 | 第91-94页 |
| 5.2 模态分析 | 第94-95页 |
| 5.3 共振分析 | 第95-97页 |
| 5.4 振动测试 | 第97-98页 |
| 5.5 本章小结 | 第98-99页 |
| 第六章 严重段塞流引起立管系统的动力响应数值模拟 | 第99-120页 |
| 6.1 数学模型 | 第99-103页 |
| 6.1.1 严重段塞流瞬态数学模型 | 第100-102页 |
| 6.1.2 立管结构动力学模型 | 第102-103页 |
| 6.2 方程求解 | 第103-108页 |
| 6.2.1 严重段塞流瞬态数学模型的离散格式 | 第103-104页 |
| 6.2.2 结构动力学方程的求解方法 | 第104-105页 |
| 6.2.3 流体与结构的耦合计算 | 第105-108页 |
| 6.3 严重段塞流瞬态数学模型的模拟验证 | 第108-111页 |
| 6.4 实验验证 | 第111-113页 |
| 6.5 立管系统的动力响应分析 | 第113-118页 |
| 6.5.1 立管系统的位移响应 | 第113-114页 |
| 6.5.2 立管系统的相对位形 | 第114-115页 |
| 6.5.3 立管系统的内力响应 | 第115-116页 |
| 6.5.4 立管系统的内力分布 | 第116-118页 |
| 6.5.5 支反力的响应 | 第118页 |
| 6.6 本章小结 | 第118-120页 |
| 第七章 考虑管内两相流的海洋立管涡激振动特性数值研究 | 第120-136页 |
| 7.1 涡激振动的机理 | 第120-123页 |
| 7.2 基于CFX和Ansys的涡激振动数值模拟 | 第123-128页 |
| 7.2.1 静止圆柱的漩涡脱落 | 第123-126页 |
| 7.2.2 二维涡激振动特性 | 第126-128页 |
| 7.3 立管内两相流对涡激振动特性的影响 | 第128-135页 |
| 7.3.1 数学模型 | 第128-129页 |
| 7.3.2 数值求解 | 第129页 |
| 7.3.3 模型验证 | 第129-130页 |
| 7.3.4 结果分析 | 第130-135页 |
| 7.4 本章小结 | 第135-136页 |
| 结论与展望 | 第136-139页 |
| 1 结论 | 第136-137页 |
| 2 展望 | 第137-139页 |
| 参考文献 | 第139-146页 |
| 附录 | 第146-150页 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 | 第150-152页 |
| 致谢 | 第152-153页 |
| 作者简介 | 第153页 |