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《大连理工大学》 2006年
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水动力引起的海底管道振动的数值研究

赵刘群  
【摘要】:本文应用有限元并结合ALE方法,通过求解原始变量的Navier-Stokes方程,模拟了圆柱绕流引起的圆柱动态响应和接近海底的管道的涡激振动问题。在空间上采用有限元方法进行离散,在时间上采用了三步时间分裂算法;为了解决振动引起的动网格问题以及流固耦合问题采用了ALE方法。 应用以上数学模型,本文首先进行了低雷诺数下圆柱涡激振动的二维有限元数值模拟,并与参考文献中的数值模拟结果和物理模型试验结果进行了对比,验证了本文数学模型的正确性。 其次,进行了近底管线(海底管道)在均匀来流情况下,由于漩涡脱落引起的涡激振动二维有限元数值模拟,计算了管线在各种间隙比为0.3到8之间的动态响应特征,研究了间隙比对管线各种振动特性的影响。 在本文的计算中,Re数范围从90到150,间隙比范围从0.3到8。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:P756.2

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 徐文彬;姚安林;李又绿;曾祥国;徐荣鹏;;高压输气管道穿越河流的结构动力学分析[J];四川建筑科学研究;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张营川;筒型和翼型结构旋涡发放问题的数值仿真研究[D];大连理工大学;2011年
2 王广地;波流作用下悬浮隧道结构响应的数值分析及试验研究[D];西南交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 喻志洁;涡激力作用下过河管道的动力响应分析[D];浙江大学;2010年
2 余攀登;海底悬跨管道的力学分析以及其引发的海床液化研究[D];西南石油大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余建星,罗延生,方华灿;海底管线管跨段涡激振动响应的实验研究[J];地震工程与工程振动;2001年04期
2 李立,廖锦翔;涡激振动问题的有限元计算研究[J];工程力学;2003年05期
3 方华灿,隋信众;海底管道管跨的流激涡旋振动的试验研究与安全可靠性分析[J];中国海上油气.工程;1998年02期
4 李玉成,陈兵,王革;波浪对海底管线作用的物理模型实验及数值模拟研究[J];海洋通报;1996年04期
5 曹丰产,项海帆;圆柱非定常绕流及涡致振动的数值计算[J];水动力学研究与进展(A辑);2001年01期
6 孟昭瑛,杨树耕,王仲捷;水下管道涡激振动的实验研究[J];水利学报;1994年07期
7 唐友刚;张洪奇;;水下管线的涡激振动强度估算[J];石油工程建设;1993年02期
8 罗延生,余建星,方华灿;确定海底管线管跨段模糊固有频率的方法[J];天津大学学报;2001年06期
9 唐友刚,项忠权,李长升;悬空管线涡激振动强度分析[J];天津大学学报;1996年02期
10 余建星,王磊,侯国华;海底管跨涡激振动疲劳可靠性研究[J];油气储运;2004年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李广望;圆柱涡致振动的高精度数值计算[D];浙江大学;2004年
2 娄敏;海底管道悬跨段涡激振动动力特性及动力响应的数值模拟[D];中国海洋大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余建星,孙大军,罗延生,刘立名;涡激振动下管桥段的模糊动力可靠性研究[J];地震工程与工程振动;2002年05期
2 包日东;闻邦椿;;水下悬跨输流管道流致振动响应研究[J];地震工程与工程振动;2009年03期
3 胡家顺;冯新;周晶;;考虑边界土体性质悬跨管道振动特性分析[J];大连理工大学学报;2010年03期
4 徐枫;欧进萍;;方柱非定常绕流与涡激振动的数值模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2005年S1期
5 龙飞飞;戴光;付冰;;高雷诺数下静止管道绕流的数值分析[J];大庆石油学院学报;2007年06期
6 薛景宏;王欣;周禹鑫;杜厚臣;;海啸波对海底悬跨管道受力分析[J];低温建筑技术;2012年03期
7 葛秀坤;赵庆贤;邵辉;陆钰;;绕流对称性破缺诱发柔细结构振动研究——以Tacoma大桥风振致毁事故为例[J];防灾减灾工程学报;2011年04期
8 刘宝学;;悬跨海底管线在波浪升力颤振下的疲劳可靠度分析[J];化学工程与装备;2008年09期
9 王艳苹;尚新春;李国栋;;输液管道结构横向振动问题的粘性效应[J];辽宁工程技术大学学报;2005年S2期
10 秦银刚;曹胜敏;;海洋悬空管道非线性振动稳定性分析[J];港工技术;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周晶;李昕;范颖芳;;海底悬跨管道地震反应分析——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
2 徐枫;欧进萍;;方柱非定常绕流与涡激振动的数值模拟[A];2005年全国博士生学术论坛(土木建筑学科)论文集[C];2005年
3 董文乙;;海底管线悬空段预防性管理[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
4 周晶;冯新;李昕;;海底管线全寿命安全运行的关键问题研究[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
5 孙丽;张新收;张美真;;腐蚀海底管线悬跨段的地震响应分析[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2012年
6 杨兵;高福平;;单向流作用下近壁面管道流向涡激振动[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
7 杨风艳;韩韶英;张敏;;埕岛油田海底管线悬跨段动力响应分析[A];2008年度海洋工程学术会议论文集[C];2008年
8 刘贞飞;;乐东气田海底管道悬跨段治理[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
9 王凤云;王琮;唐琰林;方伟;;海底悬空管道的涡激振动实验研究[A];2012年度海洋工程学术会议论文集[C];2012年
10 张贺;;海底管线立管登平台分析[A];2013年中国海洋工程技术年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 艾尚茂;管土耦合边界下海底悬跨管道涡激振动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 韩艳;海底管线的冲刷与导流防护技术研究[D];中国海洋大学;2010年
3 唐世振;考虑顺流向振动的深水顶张力立管涡激振动分析[D];中国海洋大学;2010年
4 吕林;海洋工程中小尺度物体的相关水动力数值计算[D];大连理工大学;2006年
5 李小超;海底管线悬跨段涡激振动响应的实验研究与数值预报[D];大连理工大学;2011年
6 雷凡;水下柔性结构流固耦合动力效应研究[D];武汉理工大学;2011年
7 高洋洋;多柱体系统静止绕流与涡激振动的试验及数值研究[D];中国海洋大学;2011年
8 栗怀广;钝体空气动力学的格子玻尔兹曼方法[D];西南交通大学;2010年
9 何长江;柔性立管涡激振动试验与数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 李德忠;海洋环境下的输液管道流体激振研究[D];中国海洋大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈博文;海底悬跨管道动力特性和动力响应分析[D];沈阳建筑大学;2011年
2 仇正中;波浪对海底管线作用的数值模拟[D];大连理工大学;2011年
3 何旭;考虑管土作用海底管线涡激振动数值分析[D];大连理工大学;2011年
4 张龙奇;自然风作用下大跨钢桁拱桥刚性长吊杆减振措施研究[D];西南交通大学;2011年
5 刘习超;椭圆形钢管混凝土基本性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 丁代伟;圆柱绕流及涡激振动的二维数值模拟[D];天津大学;2010年
7 赵鹏良;隔水管及附属整流罩涡激振动的流固耦合模拟研究[D];上海交通大学;2011年
8 孟元元;圆柱绕流的数值模拟研究[D];甘肃农业大学;2010年
9 谢丽婉;海底管道结构完整性数字化管理技术研究[D];中国石油大学;2011年
10 薛峰;基于遗传算法的隔振系统参数优化计算分析[D];江苏科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李飞;孙凌玉;张广越;康宁;;圆柱壳结构入水过程的流固耦合仿真与试验[J];北京航空航天大学学报;2007年09期
2 覃文洁;胡春光;郭良平;左正兴;;近壁面网格尺寸对湍流计算的影响[J];北京理工大学学报;2006年05期
3 王晟,林哲;精细时程积分在载荷识别中的应用[J];船舶力学;2004年04期
4 蔡荣泉;陈凤明;冯学梅;;使用Fluent软件的螺旋桨敞水性能计算分析[J];船舶力学;2006年05期
5 华汉金;螺旋桨鸣音产生机理及防治方法[J];船舶;2002年02期
6 方明山,项海帆,肖汝诚;超大跨径悬索桥空气静力非线性行为研究[J];重庆交通学院学报;1999年02期
7 李占军,刘树堂,彭雅轩;管—土相互作用的有限元分析[J];东北电力学院学报;1996年02期
8 余建星,罗延生,杨晶;海底管线悬空段模糊固有频率的计算[J];地震工程与工程振动;2002年03期
9 林均岐,李祚华,胡明袆,申选召;液化土中管道上浮反应的影响因素研究[J];地震工程与工程振动;2005年04期
10 包日东;闻邦椿;;水下悬跨输流管道流致振动响应研究[J];地震工程与工程振动;2009年03期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 成巍;仿生水下机器人仿真与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
2 王国兴;海底管线管跨结构涡致耦合振动的数值模拟与实验研究[D];中国海洋大学;2006年
3 吴为义;盾构隧道周围地下管线的性状研究[D];浙江大学;2008年
4 龙飞飞;水流作用下含裂纹悬空管道数值分析[D];大庆石油学院;2008年
5 赵天奉;高温海底管道温度应力计算与屈曲模拟研究[D];大连理工大学;2008年
6 詹昊;钢桁拱桥吊杆涡激振动仿真分析[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁德勇;船舶桅杆结构振动特性计算预报分析[D];大连理工大学;2002年
2 李小山;上埋式地下管道横向力学性状研究[D];浙江大学;2003年
3 傅强;海洋输液立管动力特性及涡激振动响应理论研究[D];中国海洋大学;2004年
4 祖楠;考虑流固耦合时的海底管道悬跨段非线性动力分析[D];中国海洋大学;2005年
5 娄敏;海底管道悬跨段涡激振动动力特性及动力响应的数值模拟[D];中国海洋大学;2005年
6 邓宇;大跨度拱桥涡致振动试验研究[D];重庆大学;2005年
7 卢启煌;高耸结构的风振响应研究[D];长安大学;2006年
8 任大朋;深水立管涡激振动的耦合模拟及抑制方法研究[D];大连理工大学;2006年
9 崔冰艳;ALE方法的二维数值模拟计算[D];内蒙古工业大学;2006年
10 田象滔;基于精细积分的动力学与控制算法及其在车辆中的应用研究[D];山东理工大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 雷凡;杨吉新;刘惠;方伟;;水中结构的动力响应分析[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2011年01期
2 徐涛龙;曾祥国;姚安林;郑健;廖异;;河流穿越高压输气管道悬空长度的动态演变过程及临界状态的数值方法研究[J];四川大学学报(工程科学版);2012年06期
3 罗刚;石研玉;申奇;李航;;水中悬浮隧道锚索横向动力特性分析[J];长安大学学报(自然科学版);2012年03期
4 薛运梅;方子帆;杜道佳;周刚;李辉;马振豪;肖华攀;;水下系泊浮筒结构设计方法研究[J];三峡大学学报(自然科学版);2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 雷凡;水下柔性结构流固耦合动力效应研究[D];武汉理工大学;2011年
2 秦银刚;洋流涡激作用下水中悬浮隧道稳定性的关键技术研究[D];西南交通大学;2009年
3 沈承;城市供水管网节点混合模型研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张科乾;悬浮隧道结构设计分析与健康监测[D];浙江大学;2011年
2 汪精河;定常流作用下单跨悬浮隧道涡激振动可靠性分析[D];西南交通大学;2010年
3 彭猛;螺旋桨漩涡发放数值模拟[D];大连理工大学;2011年
4 张倩;大型自升式钻井平台振动特性分析[D];大连理工大学;2012年
5 疏义广;深海悬浮隧道荷载组合及效应分析[D];重庆交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余建星,罗延生,方华灿;海底管线管跨段涡激振动响应的实验研究[J];地震工程与工程振动;2001年04期
2 李昕,刘亚坤,周晶,马恒春;海底悬跨管道动力响应的试验研究和数值模拟[J];工程力学;2003年02期
3 罗延生,方华灿;综合模糊评判模型在选择海床土壤特性参数中的应用分析[J];中国海上油气.工程;1999年03期
4 张日向,马良;海底沟槽内管道在波流作用下水动力效应的实验研究[J];中国海上油气.工程;2000年04期
5 鄂学全;李战华;凌国灿;;海底边界对水下管线的水动力影响[J];海洋工程;1989年01期
6 马延文,傅德薰;气动计算中的紧致格式与迎风紧致格式[J];计算数学;1992年02期
7 孙天凤;崔尔杰;;钝物体绕流和流致振动研究[J];空气动力学学报;1987年01期
8 张涵信;无波动、无自由参数的耗散差分格式[J];空气动力学学报;1988年02期
9 任安禄,郁春伟,卢云;粘性不可压缩流动三维复杂流场分块耦合求解[J];空气动力学学报;1997年03期
10 卢云,任安禄;二维粘性不可压缩流场的分块耦合求解方法[J];空气动力学学报;1994年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘志远;崔维成;张效慈;;细长海洋结构物涡激振动研究综述(英文)[J];船舶力学;2005年06期
2 王海青;郭海燕;刘晓春;张永波;孟凡顺;;海洋立管涡激振动抑振方法试验研究[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2009年S1期
3 方平治;杜明侠;顾明;;两自由度椭圆柱体涡激振动的数值模拟[J];振动与冲击;2009年01期
4 方平治;顾明;谈建国;;典型2维柱体涡激振动的数值模拟研究[J];同济大学学报(自然科学版);2009年07期
5 刘晓春;郭海燕;张永波;张文冬;;月牙肋抑振装置对柔性立管涡激振动抑振作用的试验研究[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2011年04期
6 姚熊亮,陈起富,徐文景,李维扬;并列弹性双圆柱在均匀流场中的流体激励力的研究[J];力学学报;1994年01期
7 潘志远;崔维成;缪泉明;;细长海洋立管涡激振动预报模型(英文)[J];船舶力学;2006年03期
8 任大朋;黄一;刘刚;;一种基于ANSYS和FLUENT的海洋立管的涡激响应分析方法[J];中国海洋平台;2007年04期
9 林海花;王言英;;浪流共同作用下隔水管涡激动力响应分析[J];哈尔滨工程大学学报;2008年02期
10 秦延龙;王世澎;;海洋立管涡激振动计算方法进展[J];中国海洋平台;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴维武;王艳霞;缪泉明;黄苗苗;;圆柱体横向涡激振动试验与测试技术研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
2 陈伟民;时忠民;;海洋平台的涡激振动研究及其分析方法[A];2003年度海洋工程学术会议论文集[C];2003年
3 黄维平;孙铭远;;圆柱管束涡激振动实验分析研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
4 周阳;;螺旋侧板涡激振动控制实验研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
5 秦太验;李杰;常天春;段梦兰;;深海立管的断裂与可靠性评估进展[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
6 缪国平;余志兴;刘晓宙;刘应中;;二维柱体-弹簧系统的涡激振动和声辐射[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
7 林黎明;宋芳;曾晓辉;;应用新的尾流振子模型研究大长径比下立管的涡激振动[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
8 王懿;段梦兰;曹静;;深水钢质悬链线立管涡激振动疲劳寿命分析[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
9 吴应湘;徐万海;钟兴福;潘晓东;张艳芳;杨琥;;海洋立管的涡激振动模型预测方法[A];2010年度海洋工程学术会议论文集[C];2010年
10 李小超;王永学;李广伟;;海底管线涡激振动实验方法探讨[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 贾天清;气象“锁定”琼州海峡[N];中国气象报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 秦伟;双自由度涡激振动的涡强尾流振子模型研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 李小超;海底管线悬跨段涡激振动响应的实验研究与数值预报[D];大连理工大学;2011年
3 艾尚茂;管土耦合边界下海底悬跨管道涡激振动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 何长江;柔性立管涡激振动试验与数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 宋吉宁;立管涡激振动的实验研究与离散涡法数值模拟[D];大连理工大学;2012年
6 张永波;深海输液立管涡激振动预报及抑振技术研究[D];中国海洋大学;2011年
7 唐国强;立管涡激振动数值模拟方法及物理模型实验[D];大连理工大学;2011年
8 吴学敏;考虑大变形的深水立管涡激振动非线性分析方法研究[D];中国海洋大学;2013年
9 林琳;绕圆柱湍流场发展及立管涡激振动的研究[D];大连理工大学;2013年
10 吴浩;多根控制杆对细长柔性立管涡激振动抑制作用的实验及数值研究[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王微微;考虑平面旋转和顺流向振动的海洋立管涡激振动数值模拟[D];天津大学;2012年
2 孙飞;涡激振动潮流能转换装置获能原理研究[D];中国海洋大学;2013年
3 胡克;基于涡激振动实验的渔场浮体水动力数值模拟[D];大连理工大学;2010年
4 秦伟;涡激振动的非线性振子模型研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 顾恩凯;考虑流固耦合的大位移柔性立管涡激振动研究[D];中国海洋大学;2012年
6 樊娟娟;顶张力立管流固耦合的涡激振动数值模拟[D];天津大学;2012年
7 王建勋;水下受拉绳缆绕流涡泄及涡激振动研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
8 赵鹏良;隔水管及附属整流罩涡激振动的流固耦合模拟研究[D];上海交通大学;2011年
9 张友林;海洋立管涡激振动抑制方法研究[D];江苏科技大学;2011年
10 饶志标;柔性立管涡激振动频域响应分析[D];上海交通大学;2010年
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