收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低质量阻尼比圆柱涡激振动分岔特性数值模拟研究

倪问池  
【摘要】:低质量阻尼比圆柱是海洋工程中最常见的结构之一。在设计过程中,对其结构强度的计算当今已经有较为成熟的体系,但对于其涡激振动(影响疲劳强度)的预报,当前在工程上仍然没有一个能够兼顾精度与效率的手段。本文的主要内容是基于OpenFoam开源软件,用数值模拟的方法研究二维与三维圆柱涡激振动之间差异与关联,并基于此提“安全系数法”,对二维涡激振动的振幅响应曲线进行修正,使其接近三维模型的精度。同时,针对大涡模拟法与雷诺平均法在计算涡激振动中存在的问题分别进行分析与改进,为本文的研究提供基础。本文的主要工作如下:首先,运用大涡模拟法研究三维圆柱涡激振动中的三维效应。同时,为了克服大涡模拟耗时较大的缺点,研究了不同并行计算方式下,大涡模拟的精度与计算效率,探究适用于圆柱绕流及大涡模拟的最佳并行计算策略,并通过展向网格层数为1~64的三维模型的大涡模拟法计算结果分析,研究展向网格数对大涡模拟精度的影响。分析了最为合适的网格层数与并行计算策略,以提高大涡模拟法的精度与计算速度。然后,运用雷诺平均法研究三维效应的缺失对二维圆柱涡激振动数值模拟结果的影响。同时,针对标准SST湍流模型在计算尾流场完全湍流情况的低质量阻尼比圆柱涡激振动时,锁定阶段振幅偏小的问题,在SST湍流方程的比耗散率方程中添加了额外的湍动能生成项,得到精度更高的湍流模型,并通过圆柱绕流以及涡激振动算例,对其升力、阻力、表面压力分析、振幅与频率、尾流形态以及轨迹等参数的响应进行分析,以验证改进SST湍流模型在计算低质量比圆柱涡激振动时的性能。最后,运用改进SST湍流模型,从涡激振动中的“分叉现象”入手,探究二维与三维圆柱涡激振动之间的关联。通过对振幅、频率、分岔图、涡量图等数值模拟结果进行分析,对涡激振动迟滞现象以及分离点扰动引起的分岔规律进行研究,此外,还研究了阻尼参数对分岔特性的影响规律。根据所得的规律,提出“安全系数修正法”对二维涡激振动的振幅响应曲线进行修正,使其接近三维模型的精度。可以得出以下结论:结合本文提出的改进SST湍流模型以及最大振幅的“安全系数修正法”,可实现对低质量阻尼比圆柱涡激振动响应更加快速与精确的预报。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 曹素功;张勇;畅卫杰;徐世桥;田浩;;基于监测大数据的涡激振动影响因素分析[J];桥梁建设;2019年01期
2 李鹏;符鹏程;杨洪源;张宇;;柔塔二阶涡激振动阻尼值分析[J];风能;2019年07期
3 王贵春;;水流作用下圆柱体的涡激振动分析[J];科学技术与工程;2007年01期
4 刘健新;桥梁对风反应中的涡激振动及制振[J];中国公路学报;1995年02期
5 王志国;陈启富;李维扬;;关于涡激振动的研究[J];船工科技;1986年03期
6 王志国,陈启富,李维扬;波浪流中圆柱杆的涡街发放和涡激振动[J];哈尔滨船舶工程学院学报;1988年03期
7 赵连惠;;结构涡激振动的理论计算方法实验研究通过部级评审[J];应用科技;1988年04期
8 王志国,陈起富,李维扬;弹性圆柱杆在漩涡激励下的流-固耦合振动响应计算[J];哈尔滨船舶工程学院学报;1989年03期
9 董乐善;;斜拉桥缆索涡激振动问题探讨[J];长安大学学报(自然科学版);1989年03期
10 徐万海;吴应湘;胡松涛;杜杰;;刚性圆柱结构顺流向涡激振动特性分析(英文)[J];船舶力学;2012年09期
11 恽秋琴;艾尚茂;孙丽萍;;海底多跨管道涡激振动疲劳简化分析[J];中国造船;2010年04期
12 闵建琴,宋峥嵘,唐友刚,谷家扬;隔水套管波流联合作用下涡激振动计算[J];中国海上油气.工程;2003年03期
13 周威;丁飞鹏;徐诚侃;;含张力柔性管道的涡激振动计算方法[J];科技通报;2019年04期
14 王坤鹏;薛鸿祥;唐文勇;;线性剪切流中深海立管顺流涡激振动响应及疲劳损伤研究[J];振动与冲击;2013年19期
15 娄敏;郭海燕;董文乙;;敲击对海洋立管涡激振动抑制作用的试验研究[J];水动力学研究与进展A辑;2007年04期
16 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
17 张昌宇;李莉;陈兆一;葛占岭;王金亮;;涡激振动压电能量收集技术的实验研究与分析[J];沈阳化工大学学报;2019年02期
18 娄敏;冯健;王艳红;;参激振动对顺应式垂直通路立管涡激振动的影响[J];船舶工程;2019年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘俊;刘艳;高福平;;近壁面柱体涡激振动触发的临界速度[A];第三十届全国水动力学研讨会暨第十五届全国水动力学学术会议论文集(上册)[C];2019年
2 王琳;;内流速度对管道涡激振动响应的影响研究[A];第六届全国动力学与控制青年学者学术研讨会论文摘要集[C];2012年
3 王琳;;非线性涡激振动及其能量利用的几个问题讨论[A];第七届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2013年
4 王哲;邓迪;万德成;;变张力作用下张紧式立管涡激振动的数值模拟[A];第二十九届全国水动力学研讨会论文集(上册)[C];2018年
5 李加武;周建龙;陈飞;;涡激振动下模型表面压力系数的雷诺数效应[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
6 王艺;陈伟民;林缅;;锁频阶段涡激振动圆柱的附加质量研究[A];2006年度海洋工程学术会议论文集[C];2006年
7 葛斐;王雷;洪友士;;水中悬浮隧道锚索非线性涡激振动的研究[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
8 邓迪;付博文;万德成;;振荡流下细长柔性立管涡激振动数值分析[A];第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会文集(下册)[C];2017年
9 吴致煌;信志强;;低雷诺数下振动圆柱尾流中薄板对其涡激振动的控制机理研究[A];2019年全国工业流体力学会议摘要集[C];2019年
10 李敏;邓迪;万德成;;分隔板对细长柔性立管涡激振动抑制的数值模拟[A];第三十届全国水动力学研讨会暨第十五届全国水动力学学术会议论文集(上册)[C];2019年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许京;基于改进尾流振子模型的涡激振动预报方法及其应用研究[D];中国石油大学(北京);2018年
2 睢娟;大质量—阻尼圆柱涡激振动及其抑制的试验研究[D];上海交通大学;2016年
3 段金龙;含内流深海立管涡激振动特性研究[D];上海交通大学;2018年
4 黎善武;基于原型监测和机器学习的大跨度桥梁涡激振动研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
5 倪问池;低质量阻尼比圆柱涡激振动分岔特性数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
6 王少飞;海豹胡须柱状结构的仿生涡激振动流动控制机制实验研究[D];上海交通大学;2017年
7 郑瀚旭;海洋立管绕流场及涡激振动的二维和三维数值模拟研究[D];上海交通大学;2017年
8 吴文波;海洋结构中多圆柱流动干涉与涡激振动特征研究[D];上海交通大学;2017年
9 蔡树龙;涡激振动发电装置的可靠性与风险评估[D];哈尔滨工程大学;2015年
10 宋汝君;圆柱型压电俘能器的流激振动及其发电性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴天昊;悬垂立管涡激振动响应特性研究[D];上海交通大学;2018年
2 付博文;考虑平台水平运动的顶部张紧式立管涡激振动数值研究[D];上海交通大学;2018年
3 雍倩文;非线性附加质量和流体阻尼对涡激振动的耦合影响研究[D];中国石油大学(北京);2018年
4 王继元;随机波浪和海流作用下立管涡激振动疲劳寿命评估[D];浙江工业大学;2018年
5 王建超;悬浮隧道锚索涡激振动分析[D];郑州大学;2019年
6 岳玉帅;单约束圆柱海流能发电流致振动数值模拟研究[D];江苏科技大学;2019年
7 潘羲丰;低雷诺数下波浪形柔性立管的涡激振动数值模拟研究[D];上海交通大学;2017年
8 阿米尔(IVO AMILCAR V. C. M. TEIXEIRA);基于海豹胡须的仿生柱体涡激振动研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
9 任晓鹏;圆柱振荡尾流与涡激振动的被动吹气控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
10 李华阳;大跨度悬索桥吊杆涡激振动响应分析[D];郑州大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978