渦激力作用下過河管道的動力響應分析.pdf

1、近年來，過河管道不斷的鋪設，越來越多的用于城市供水，發(fā)揮著日益重要的作用。由于過河管道大部分埋設在河底，不便于平時的維護及破壞時的搶修，而且搶修會造成阻航等許多損失。所以，研究過河管道在使用時的力學性狀，對于預防過河管道的破壞有著重要的意義。
　　 當水流沖刷過河管道管壁時，會在管道后面形成交替的漩渦發(fā)放，產生對管道的橫向渦激升力和順流向的拖曳力的作用。為了研究渦激力的性質，本文利用軟件建模分析。在前人的實驗數(shù)據(jù)的基礎上，通過與

2、實驗實測數(shù)據(jù)的對比，驗證了SSTk—ω模型用于紊流狀態(tài)下模擬近壁處圓管繞流計算的適用性。利用SST k—ω模型計算了不同間隙比下過河管道的渦激力的時程變化曲線并且通過對渦激力的頻率分析，討論了渦激力的頻率、平均值及波動幅值與間隙比的關系，以及渦激升力和渦激拖曳力在管跨破壞中不同的作用。
　　 在綜合考慮過河管道管跨周圍實際環(huán)境的基礎上，利用軟件建立了分析過河管道管跨的數(shù)值模型，通過對管跨模型進行模態(tài)分析，討論了管跨支座形式、間隙

3、比、跨長對管跨自振頻率的影響，并總結出影響管跨自振頻率的主要因素。
　　 管跨的渦激振動是水流和管跨相互作用的需要考慮流固耦合的復雜的現(xiàn)象，在總結文獻資料的基礎上，歸納了尾流振子模型的求解方法。利用本文建立的管跨模型以及計算出的渦激力的頻率，從控制管跨長度以避免發(fā)生渦激共振的角度出發(fā)，討論了在管跨形成過程中，即河底管道被河流沖刷，管跨長度不斷變長，間隙比不斷增大過程中，管跨極限跨長的計算。針對已有的求極限跨長考慮的因素較少的情況