均勻和分層粘性流體中直立圓柱體的繞流特性研究.pdf

1、在海洋工程中，鉆桿、輸油氣管道和立管等結(jié)構(gòu)，在海流作用下，均會產(chǎn)生顯著的渦激振動。這種特殊的流固耦合現(xiàn)象，會降低這些構(gòu)件的操作性能，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的作業(yè)安全和性能。在海水密度均勻分布的情況下，針對這種特殊流固耦合問題的研究已有大量工作，但在粘性分層流中有關(guān)海洋工程結(jié)構(gòu)物渦激振動問題的研究，迄今還很少見諸文獻(xiàn)報道。 在較為系統(tǒng)地回顧和總結(jié)了目前國內(nèi)外研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，本文就兩層粘性流體中直立圓柱體的繞流問題，開展了如下幾方面的研究工

2、作： 在第二章中，針對兩層流體中直立圓柱體的繞流問題，建立了粘性流數(shù)學(xué)物理模型，提出了追蹤兩層流體內(nèi)界面波動的VOF數(shù)值模擬方法。 在第三章中，在層流模式下，數(shù)值模擬了均勻和兩層粘性流體中直立貫底圓柱體的繞流特性，驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的有效性，考察了不同雷諾數(shù)下流體的密度分層效應(yīng)對直立貫底圓柱體尾渦演化和升阻力系數(shù)特性的影響規(guī)律。 在第四章中，在湍流模式下，采用標(biāo)準(zhǔn)模型數(shù)值模擬了均勻和兩層粘性流體中直立截斷圓柱體的

3、繞流特性，分析了不同潛深的直立截斷圓柱體的升力系數(shù)、阻力系數(shù)、尾渦隨時間的演化特征，以及圓柱體繞流引起的兩層流體內(nèi)界面的擾動特性。 在第五章中，在湍流模式下，采用大渦模擬的方法數(shù)值模擬了1000米直立貫底圓柱體在均勻流體作用下的繞流問題，分析了剪切流作用下1000米直立貫底圓柱體的升力系數(shù)、阻力系數(shù)、三維尾渦的不同形態(tài)以及壓力系數(shù)等特征。同時研究了兩層流體中100米直立貫底圓柱體的繞流問題。 研究及結(jié)果表明：流體的兩層分