基于雷諾相似的串列雙立管渦激振動研究.pdf

1、在研究立管的渦激振動時，我們常常把單根立管作為研究對象，但是實際應用中往往都是多立管系統(tǒng)，如果立管間距較小，在水流的作用下容易出現(xiàn)碰撞，引起立管破壞，甚至危及平臺安全。因此，多立管系統(tǒng)的渦激振動特性成為了學術界研究的熱點。
　　 研究渦激振動的方法主要有物理模型試驗方法和數(shù)值模擬方法，但是無論哪種方法都是基于重力相似準則。
　　 本文采用一種在滿足重力相似基礎上同時滿足雷諾相似的完全動力相似準則。在完全動力相似基礎上，本

2、文采用計算流體力學軟件ANSYS CFX針對目前研究較少的大雷諾數(shù)情況下串聯(lián)剛性雙立管渦激振動進行研究。重點研究了在不同雷諾數(shù)下，不同間距串聯(lián)剛性雙立管的受力情況及渦街發(fā)放規(guī)律。結果表明，隨著立管間距從二倍管徑增加到八倍管徑，上游及下游立管的受力呈現(xiàn)出不同的規(guī)律，渦街發(fā)放形態(tài)，尤其是上游立管后側的渦旋發(fā)放形態(tài)也不盡相同。另外，在同一間距情況下，隨著雷諾數(shù)從5000增加到400000，立管所受到的升力和拖曳力表現(xiàn)出一定的規(guī)律。通過對30倍

3、管徑間距的串聯(lián)雙立管模擬表明，當兩立管間距達到30倍立管管徑時，上游立管對下游立管產(chǎn)生的影響不大，說明這個間距比較安全。
　　 本文對小約化速度下，不同間距串聯(lián)柔性立管渦激振動進行模擬，并且考慮了流固耦合的作用，分析了立管的受力及位移響應等特性。通過與剛性立管模擬結果對比，發(fā)現(xiàn)當兩立管間距較小時，剛性立管和柔性立管的升力幅值相差10倍左右；當兩立管間距增加到6倍管徑以上時，兩種立管所得的升阻力基本一致；當立管間距為12倍管徑時，