| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 主要符号表 | 第21-23页 |
| 1 绪论 | 第23-37页 |
| 1.1 选题研究的背景及研究的意义 | 第23-25页 |
| 1.1.1 单、双立管的背景和意义 | 第23-25页 |
| 1.1.2 离散涡方法的背景和意义 | 第25页 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 | 第25-33页 |
| 1.2.1 单立管和多立管的涡激振动的研究进展 | 第25-27页 |
| 1.2.2 双圆柱绕流的研究进展 | 第27-29页 |
| 1.2.3 离散涡法的研究进展 | 第29-33页 |
| 1.3 本文的主要研究思路 | 第33-37页 |
| 第一部分 瞬时涡量守恒离散涡方法 | 第37-69页 |
| 2 离散涡方法 | 第39-53页 |
| 2.1 引言 | 第39页 |
| 2.2 离散涡方法基础 | 第39-45页 |
| 2.2.1 控制方程 | 第39-40页 |
| 2.2.2 二维无粘性离散涡法 | 第40-41页 |
| 2.2.3 有粘性离散涡法 | 第41-42页 |
| 2.2.4 边界条件 | 第42页 |
| 2.2.5 Biot-Savart公式推导 | 第42-45页 |
| 2.3 离散涡的方法的数值实现 | 第45-50页 |
| 2.3.1 物面和剪切层的离散 | 第45-46页 |
| 2.3.2 新生涡的产生 | 第46-47页 |
| 2.3.3 涡元的对流和扩散 | 第47-48页 |
| 2.3.4 涡的融合 | 第48页 |
| 2.3.5 作用在柱体上的力 | 第48-49页 |
| 2.3.6 柱体内部涡元处理方案 | 第49-50页 |
| 2.4 离散涡法存在的缺陷 | 第50-51页 |
| 2.5 小结 | 第51-53页 |
| 3 IVCBC涡方法 | 第53-69页 |
| 3.1 引言 | 第53页 |
| 3.2 离散涡法的改进 | 第53-58页 |
| 3.2.1 柱体内部涡元处理方案的缺陷 | 第53页 |
| 3.2.2 边界涡处理的新方案 | 第53-58页 |
| 3.2.3 IVCBC涡方法的计算流程 | 第58页 |
| 3.3 方法验证 | 第58-67页 |
| 3.3.1 收敛性验证 | 第58-61页 |
| 3.3.2 表面压力系数 | 第61-62页 |
| 3.3.3 表面脉动压力系数 | 第62-64页 |
| 3.3.4 雷诺应力 | 第64-65页 |
| 3.3.5 升力和阻力系数 | 第65-66页 |
| 3.3.6 尾流模型 | 第66-67页 |
| 3.4 小结 | 第67-69页 |
| 第二部分 双圆柱绕流 | 第69-119页 |
| 4 基于高雷诺数的并联双圆柱绕流研究 | 第71-99页 |
| 4.1 引言 | 第71页 |
| 4.2 双圆柱绕流数模型和点涡进入柱体内的处理方法 | 第71-78页 |
| 4.2.1 数值模型 | 第71-73页 |
| 4.2.2 双圆柱的保角变换 | 第73-76页 |
| 4.2.3 双圆柱内部点涡的处理新方案 | 第76-77页 |
| 4.2.4 方法的验证 | 第77-78页 |
| 4.3 宽尾流和窄尾流的区别方法 | 第78-83页 |
| 4.4 并联双圆柱的绕流特征 | 第83-97页 |
| 4.4.1 尾流模式 | 第83-88页 |
| 4.4.2 平均表面压力系数 | 第88-90页 |
| 4.4.3 脉动表面压力系数 | 第90-92页 |
| 4.4.4 升力和阻力系数 | 第92-93页 |
| 4.4.5 脉动升力和阻力系数 | 第93-95页 |
| 4.4.6 Strouhal数和中间频率 | 第95-97页 |
| 4.5 小结 | 第97-99页 |
| 5 高雷诺数的串联双圆柱绕流研究 | 第99-119页 |
| 5.1 引言 | 第99页 |
| 5.2 数值模型 | 第99页 |
| 5.3 数值结果与讨论 | 第99-117页 |
| 5.3.1 涡量分布 | 第100-108页 |
| 5.3.2 压力分布 | 第108-110页 |
| 5.3.3 脉动表面压力分布 | 第110-114页 |
| 5.3.4 阻力和升力 | 第114-116页 |
| 5.3.5 斯托赫尔数 | 第116-117页 |
| 5.4 小结 | 第117-119页 |
| 第三部分 深海立管涡激振动 | 第119-181页 |
| 6 立管大挠度计算模型和静平衡分析 | 第121-137页 |
| 6.1 引言 | 第121页 |
| 6.2 有限体积法 | 第121-122页 |
| 6.3 立管的有限体积法模型 | 第122-131页 |
| 6.3.1 立管的离散和基本假定 | 第123-124页 |
| 6.3.2 控制体应变能与动能 | 第124-126页 |
| 6.3.3 振动控制方程 | 第126-127页 |
| 6.3.4 内力矢量 | 第127-128页 |
| 6.3.5 切线刚度阵 | 第128-130页 |
| 6.3.6 单元的边界处理 | 第130-131页 |
| 6.4 立管的静力平衡 | 第131-133页 |
| 6.4.1 静力平衡的控制方程 | 第131-132页 |
| 6.4.2 收敛准则 | 第132页 |
| 6.4.3 迭代求解步骤 | 第132-133页 |
| 6.5 静力平衡分析 | 第133-135页 |
| 6.5.1 有限体积数对计算精度的影响 | 第133-134页 |
| 6.5.2 不同来流下静力平衡位置 | 第134-135页 |
| 6.6 小结 | 第135-137页 |
| 7 深海单立管涡激振动特性 | 第137-163页 |
| 7.1 引言 | 第137页 |
| 7.2 立管三维数值计算模型 | 第137-142页 |
| 7.2.1 立管的振动分析 | 第137页 |
| 7.2.2 逐步积分法 | 第137-141页 |
| 7.2.3 计算步骤 | 第141-142页 |
| 7.3 单立管的数值算法的验证 | 第142-144页 |
| 7.3.1 IVCBC涡方法的验证 | 第142-143页 |
| 7.3.2 三维模型的验证 | 第143-144页 |
| 7.4 数值计算结果 | 第144-161页 |
| 7.4.1 立管耦合的尾流特征 | 第145-147页 |
| 7.4.2 泄涡的频域分析 | 第147-148页 |
| 7.4.3 振动频域分析 | 第148-150页 |
| 7.4.4 振动模态 | 第150-151页 |
| 7.4.5 升、阻力系数 | 第151-157页 |
| 7.4.6 立管的振型 | 第157-161页 |
| 7.5 小结 | 第161-163页 |
| 8 双立管的涡激振动初探 | 第163-177页 |
| 8.1 引言 | 第163页 |
| 8.2 双立管三维数值计算模型 | 第163-164页 |
| 8.3 计算步骤 | 第164-165页 |
| 8.4 间距固定的并联双立管的自由振动 | 第165-175页 |
| 8.4.1 立管的振型 | 第165-171页 |
| 8.4.2 尾流模型 | 第171-173页 |
| 8.4.3 升力系数和功率谱特征 | 第173-175页 |
| 8.5 小结 | 第175-177页 |
| 9 结论与展望 | 第177-181页 |
| 9.1 结论 | 第177-178页 |
| 9.2 创新点 | 第178-179页 |
| 9.3 展望 | 第179-181页 |
| 参考文献 | 第181-191页 |
| 附录 A.Newton-Raphson方法 | 第191-193页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第193-195页 |
| 致谢 | 第195-196页 |
| 作者简介 | 第196页 |