渦激振動的非線性振子模型研究.pdf

1、隨著深海能源的開發(fā)和海洋工程的發(fā)展,海洋管道和立管的渦激振動問題受到了國內(nèi)外的關(guān)注。對渦激振動的研究主要有三個方向,即實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和半經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型。由于實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用較高,數(shù)值模擬對計算機(jī)資源的需求量大、效率低都很難滿足工程需要,因此渦激振動的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪艿搅藦V泛關(guān)注。
　　 本文針對渦激振動的半經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型,分別基于動力學(xué)普遍方程(達(dá)朗貝爾-拉格朗日原理)和哈密頓原理建立了渦激振動的功率方程模型和尾流振子模型。
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2、激振動的功率模型不需要任何假設(shè),只借助連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的一般性質(zhì)就可以推導(dǎo)出形式簡潔的運(yùn)動方程。但是,該模型需要結(jié)構(gòu)附近的流場信息,仍屬半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。本文基于已有的?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù)CFD數(shù)值模擬提供的流場信息對自由振動圓柱的功率方程進(jìn)行了求解,同時對其可靠性進(jìn)行了檢驗(yàn)和討論。
　　 渦激振動的尾流振予模型在推導(dǎo)過程中使用了哈密頓原理,其該方法適用性強(qiáng),易于拓展。尾流振子模型需要給出結(jié)構(gòu)所受流體水動力和流體振子的非線性阻尼的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。