一、AN ALE METHOD AND DDM WITH HIGH ACCURATE COMPACT SCHEMES FOR VORTEX-INDUCED VIBRATIONS OF AN ELASTIC CIRCULAR CYLINDER（论文文献综述）
田得强[1]（2020）在《深水钻井隔水管—生产立管干涉碰撞作用机理研究》文中提出采用TLP平台或SPAR平台进行深水油气钻采时,由于平台空间有限,钻井隔水管和生产立管之间排布紧凑,在海洋环境载荷作用下,容易产生干涉效应,使立管净间距减小,诱发立管碰撞,且随水深的增加,干涉作用影响更加明显,威胁平台立管安全、隔水管正常钻井作业和海洋油气可持续开采。针对海洋隔水管、立管尺寸较大,在来流作用下处于临界或超临界雷诺数区间范围内的特点,采用Goldstein二阶近似方法求解边界层方程,建立了一种新的适用于海洋立管绕流分析的尾流预测模型。相较于传统尾流模型在大雷诺数条件下无法同时兼顾近尾流区和超近尾流区计算精度、无法用于横向载荷计算以及模型系数获取困难等问题,本文建立的尾流预测模型计算精度更高、可靠性良好、且使用方便,拓宽了尾流预测理论模型的适用范围,更加符合现场实际应用需求。根据正常作业和隔水管安装下放两种不同工况,分别建立了深水钻井隔水管-生产立管系统干涉变形静态力学分析模型,并采用有限差分法进行迭代求解,重点分析了尾流模型、作业水深、顶张力大小、初始间距、海面潮流、风流速度对双管系统静态干涉性能的影响。结果表明:忽略干涉效应会错误地高估下游管柱静态变形计算结果,增加碰撞风险;适当增加立管顶张力和初始间距能有效降低干涉影响;提高顶张力、减轻悬挂物重量能有效拓宽隔水管安装作业安全窗口。进行CFD软件二次开发,基于重叠网格技术,并通过C语言编写流固耦合求解程序,分别建立了二维实尺寸深水钻井隔水管与生产立管/四阵列生产立管群二自由度干涉振动耦合动力学模型,研究分析了隔水管与立管/立管群动态干涉作用机理。研究结果表明:干涉作用会增大下游隔水管振动幅度,拓宽其频率锁定区间,并且还可能出现“二次锁定”现象;处于管群中央的隔水管受四周立管干涉的影响,其动态响应规律介于孤立状态和串列状态之间;管群中下排立管受干涉效应影响最为明显,振幅被显着扩大,且会提前进入锁振区间。针对传统抑振方法无法兼顾扩大抑振效果的同时减小流向拖曳力、减小质量载荷负担、降低作业成本等问题,本文从理论上分析、计算了将NES技术应用于深水立管干涉振动抑制的可行性,算例结果表明较小质量的NES装置即可显着降低上、下游立管和隔水管的响应振幅,抑振效果良好。
张纹惠[2]（2020）在《基于浸入边界法的钝体绕流诱发结构振动研究》文中研究指明在流固耦合问题的模拟过程中,常规的贴体动网格虽然计算精度比较高,但是计算效率比较低。浸入边界法是一种基于笛卡尔网格坐标进行计算的流固耦合新方法。这种方法将整个计算区域作为纯流体区域,将固体离散为若干个拉格朗日网格点,通过固体点上的力对流场的作用来反馈固体对流场的影响。由于浸入边界法的整个计算过程网格不会发生改变,避免了贴体动网格方法随着时间不断更新网格的过程,节省了计算时间,在近几年流固耦合研究中都很受研究者们的青睐。随着新能源海洋能流的引入,从结构涡激振动中获取海洋能流的方法进入大众视野。在涡激振动过程中,质量比、阻尼比、雷诺数等参数都会对其振幅、升阻力造成一定的影响,因此,本文将基于虚拟力浸入边界法对影响涡激振动过程的参数进行研究。具体内容如下:（1）利用虚拟力浸入边界法对二维固定圆柱绕流问题进行数值计算,将本文的计算结果与文献中的计算结果进行了对比,发现本文结果误差很小,更接近于实验结果,验证了程序的准确性。（2）对圆柱的单自由度涡激振动进行模拟,得到了不同雷诺数下的横向振幅、升阻力系数、漩涡脱落规律等,发现了“锁定区间”以及“相位突变”的现象。（3）通过改变质量比、阻尼比,研究其对涡激振动过程的影响。发现质量比对横向振幅、锁定区间影响不大,阻尼比对横向振幅有影响,但对锁定区间没有影响,而质量阻尼比相同时,质量比的高低对横向振幅并无大影响但是对锁定区间的范围影响较大。（4）基于虚拟力浸入边界法对椭圆柱绕流过程中长短轴之比参数对流场、结构尾部漩涡脱落特征的影响做了进一步的对比研究。结果表明,随着长短轴之比的增加,升阻力系数都有所增大,而涡脱频率却有所减小。（5）通过改变椭圆柱的攻角来研究不同来流情况对椭圆柱绕流结果带来的不同。结果表明攻角的变化会对升阻力、涡脱频率以及尾部漩涡的脱落规律和形态等都会产生不同的影响。
高垚[3]（2020）在《非均匀周期性脉动干扰下海洋立管水动力特性研究》文中研究指明海洋立管作为海面平台与海底生产系统之间的重要纽带,是海洋开发过程中不可或缺的重要构件,其动态绕流特性一直受到学术界的高度关注。目前大多数研究集中在均匀来流下海洋立管的流激振动问题,而忽略了非均匀周期脉动流体的干扰作用。但海洋中流体流动更多的是以复杂的非线性流动形式出现,如剪切流、振荡流以及海洋内波、漩涡等非均匀来流。到目前为止,关于这些问题的研究很少,但是它们又是海洋工程必须面对和解决的重要课题。因此本文以海洋立管为研究背景,采用高保真的数值模拟手段,对非均匀周期性脉动干扰下的立管（圆柱）动态绕流特性进行了研究。其主要研究成果包括:（1）基于Incompact3d高性能三维并行计算构架,研究了基于浸入边界的高保真流固耦合数值计算方法。其空间离散采用六阶紧致差分格式,时间推进采用二阶Adams-Bashforth格式。为满足不可压缩条件,用分步投影法求解压力泊松方程,并借助快速傅里叶变换在谱空间实现快速求解。对于流固耦合边界,采用直接浸入边界法（IBM）进行有效处理。并通过经典的圆柱绕流数值算例,验证了计算方法的可靠性。（2）研究了高雷诺数下,单圆柱绕流、串联双圆柱绕流以及复杂翼面结构绕流的三维高保真的流动模拟,并对绕流流动特点和升阻力曲线进行了详细分析。同时对不同间距下串联双圆柱绕流流动特性和受力变化进行了研究,证实了临界间距的存在。（3）由上游圆形前缘和尖锐后缘组成的翼面结构的正弦周期性摆动而产生非均匀周期性脉动流场干扰,对其形成的尾迹干扰流场的特点进行了分析。并进一步研究了翼面结构不同摆动频率和摆动幅值对下游尾流场中立管受力特性的影响,同时还对翼面结构和立管之间的不同间距和立管在Y方向上的摆放位置对其受力的影响进行了研究。发现随着间距由S/D=5增加到S/D=8的过程中,下游圆柱所受平均阻力系数变化较为明显由-0.25增至0.5;而翼面结构的摆动频率对下游立管升力的波动摆动幅值影响较大,随着频率的增加波动幅值会突降为之前的1/2左右;对于下游立管在Y方向的摆放位置的影响主要体现在两侧对称位置上。立管所受的平均阻力大小近似,方向相同,但是平均升力则是大小近似,方向却正好相反。
朱宏博[4]（2020）在《细长结构水动力特性及流固耦合效应机理研究》文中研究指明细长结构广泛应用于土木工程、海洋工程领域。该类结构在服役期间经受来风、海流等流体动力作用。当流体以一定流速和角度流过细长结构时,将引起结构振动响应,继而引发结构疲劳损伤破坏。对于海洋细长柔性立管,还涉及非线性流固耦合作用。准确预报细长结构流致响应特性和机理,尤其是其在湍流工况下的流致响应规律,具有显着的学术价值和重要应用意义。本文以细长结构为研究对象,基于流体力学高精度谱元法,从刚性细长结构到柔性细长结构、从2.5维问题（展向具有周期性）到三维问题、从低雷诺数域到亚临界雷诺数域、从不考虑流固耦合效应到考虑流固耦合效应的流致振动,由浅入深开展系统性的研究。运用高精度谱元理论方法,分别研究了在平面内来流和平面外来流两种情形下的三维刚性悬链线立管流体动力学特性。首先,通过悬链线关键几何参数A控制悬链线跨径比（A=1.0～10.0）,分析不同跨径比平面内来流下的流体动力学特性,通过对比分析层流（Re=100）下的尾流特征,总结了四种典型流动模式,随后进一步提高雷诺数至层流转捩阶段（Re=500）,研究了雷诺数变化对悬链线立管流体动力学特性的影响。其次,研究了跨径比A=10.0时平面外来流下（α0°～90°）刚性悬链线立管流体动力学特性,揭示了立管展向旋涡脱落范围与来流角度之间的关系。运用全耦合模型方法系统地研究了无限长柔性立管流致振动特性。即采用基于随体坐标系的并行傅里叶高精度谱元法,分析无限长柔性立管（包括圆形截面、三角形截面）的流致振动特性。在层流阶段（Re=100）、早期转捩流阶段（Re=200）以及湍流阶段（Re=3900）,研究了典型非对称柔性立管与圆形柔性立管的流致响应特性,揭示了来流角度、截面形式、雷诺数对柔性立管动力响应以及流场特性的影响,阐明了其内在物理机制,继而阐释了非对称柔性立管的驰振响应规律。完善了厚切片模型方法,深入研究了超细长柔性立管流固耦合特性。采用并行傅里叶高精度谱元法与切片法相结合的三维厚切片流固耦合方法,研究了准三维超细长柔性立管流致振动特性与机理,将计算结果与既有数值模拟、试验研究结果相对比,验证本数值方法的准确性与有效性,同时揭示了超细长柔性立管的流致振动响应规律,并阐明了其尾流湍流特征沿结构展向的变化规律。建立了几何精确组合梁模型,研究了正弦激励下超细长柔性悬链线立管结构响应特征。结合工程实际选取阻力系数、激励频率和结构参数,分析正弦激励下超细长柔性悬链线立管结构响应特征,揭示了柔性悬链线立管响应规律,为强非线性细长立管的流固耦合数值分析和设计提供支撑。本文系统揭示了海洋细长结构（悬链线立管,圆形、非对称截面立管等）的尾流特性、水动力学特性和流固耦合效应机理,可为海洋土木工程细长结构的分析计算提供理论依据和参考,学术意义和应用价值鲜明。
涂昌健[5]（2020）在《基于浸入边界-谱元法的柔性体流体耦合运动研究》文中认为流固耦合问题广泛存在于工程实际中。随着计算机技术的最新发展,科学和工程系统的流固耦合问题的仿真研究已变得越来越复杂和困难,其中结构大变形和非线性特性以及耦合过程中流域拓扑结构的改变,为物理建模和数值模拟带来挑战。此外,在自然界中生物受流体动力、弹性力和惯性力共同作用影响,也存在着非常复杂的流固耦合过程。因此,对流固耦合问题的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。根据耦合机理的不同,流固耦合问题可分为两大类,第一类问题的特征是流体和固体各自相域内的本构方程可独自建立,各自相域交界面明显,耦合作用仅发生在流体和固体的两相交界面上,流固耦合是由两相界面的平衡及协调关系引入的。第二类问题的特征是流固两相域部分或全部重叠在一起,难以明显地分开,系统的本构方程需要针对具体的物理现象来建立,其耦合效应通过本构方程体现。为了模拟大变形柔性体与粘性流体耦合运动的动力学行为,本文发展了一套基于浸入边界-谱元法的数值模拟方法,与附有柔性体的方柱体结构的相关实验进行了比对,并对附有柔性体的圆柱与方柱体结构的问题进行了数值模拟。该数值方法中,流体运动在欧拉坐标下采用谱元法模拟,柔性体运动在拉格朗日坐标系采用有限差分法求解,两者的耦合通过浸入边界法实现。本文主要研究内容如下:（1）本文对低雷诺数下圆柱后附加柔性板的流固耦合振动问题进行研究,分析了板的振动响应和动力学特性,讨论了弯曲刚度对其斯特劳哈尔数St及振动响应的影响,仿真结果验证了数值方法的准确性。（2）本文对方柱后附加柔性悬臂梁的流固耦合振动问题进行研究,分析了悬臂梁的振动响应和动力学特性,讨论了中雷诺数下该结构的振动特性和流场涡量分布和压强分布特征。（3）本文对方柱绕流后附加柔性悬臂梁的流固耦合实验与数值模拟进行了比对,探究了柱后附加柔性板的振动特性和流场动态分布特征的影响,验证了该流固耦合计算方法的可靠性。
吴晓笛[6]（2019）在《基于浸入边界-格子Boltzmann通量法的椭圆柱涡激振动数值研究》文中研究说明涡激振动既能够引起结构部件的疲劳破坏又能够通过振动能量收集装置为人类提供新型清洁能源。因此,无论是从抑制振动角度或高效利用振动能量角度,涡激振动机理一直是流固耦合基础研究与海洋工程应用领域的研究热点。由于流体与结构相互作用的复杂性,涡激振动机理研究尚未成熟。本文旨在建立一套简便的求解流固耦合问题的数值计算方法,通过典型算例验证方法的可行性与准确性,并应用该数值方法研究椭圆柱这种非典型柱体结构的涡激振动机理,着重分析来流条件、几何尺寸和布置间距对结构振动响应的影响规律和内在物理机制。首先,建立了基于多松弛模型的格子Boltzmann通量求解法。基于宏观方程和介观模型的耦合思想,采用多尺度Chapman-Enskog数学手段,给出了状态变量和通量用格子模型分布函数表达的关系式,实现无粘与粘性项的统一求解,有效避免了宏观方法中高阶通量的求解。采用不同雷诺数下的方腔驱动流的典型算例验证数值方法的准确性和有效性。其次,有效结合强制边界-浸入边界法与格子Boltzmann通量求解法,建立非贴合边界的流固耦合算法。格子模型与浸入边界法的引入使该流固耦合数值计算可以在笛卡尔网格下进行,无需生成贴体网格及运用动网格技术,简化了动边界物理问题的计算过程。通过数值模拟圆柱和翼型静止绕流、主动旋转绕流以及横向单自由度涡激振动问题,逐步验证了数值方法在求解静止边界和动边界问题的有效性和可行性,为后续研究椭圆柱结构涡激振动问题提供了有效简便的计算方法。接着,应用浸入边界-格子Boltzmann通量求解法开展了低雷诺数条件下椭圆柱静止绕流的数值研究。对于单椭圆柱（0.7?AR?1.5）的数值结果表明:作用力系数和斯特劳哈尔数随AR的增加而减小,尾流均呈现周期性脱落涡结构。对于串列双椭圆柱（0.7?AR?1.5且2?L/D?11）数值结果表明:临界间距随AR的增加而增加;上游柱体作用力系数的变化规律与单柱体相同,随AR的增加而减小;未达到临界间距时,下游作用力符合该规律,达到临界间距后与单柱体的规律相反;串列系统的流动形态分为单钝体模式,交替再附模式和尾涡双脱落模式。随后,应用浸入边界-格子Boltzmann通量求解法开展了0.7?AR?1.5的单椭圆柱双自由度涡激振动的数值研究。结果表明AR对振动响应分区的起止点和响应幅值有显着的影响:AR的增加推迟了柱体驶入锁定区间,锁定区域的大小随着AR的增加呈现先增大后缩小的趋势,在AR=1附近最大;振动主频为升力系数的主频,共振发生在横向方向,运动轨迹呈现“8”字形;低雷诺数范围内横向振幅均为轴向振幅的102量级的倍数关系;根据横向最大振幅随折合速度的演化规律,将振动响应详细划分6个区域,即非同步区间I、准周期初始分支、周期初始分支、周期下端分支、准周期下端分支和非同步区间II;横向最大幅值与AR呈线性递减关系。最后,应用浸入边界-格子Boltzmann通量求解法研究串列双椭圆柱双自由度流致振动问题。结果表明:与静止绕流相比,流致振动现象加速了串列系统柱体剪切层卷起形成尾迹脱落涡的过程。随着间距比的增加,上游柱体的振动响应与尾流模式发展规律越来越接近相同AR的单椭圆柱。下游柱体由于受到上游尾迹的影响,存在剪切层附着、脱落涡交替附着或有效屏蔽来流的作用,因此尾流模式与单柱体有所区别:当上游尾迹形成的脱落涡从下游柱体一侧流过时,下游柱体振动响应较小;当脱落涡交替附着在下游柱体表面时,增强了下游柱体的振动;在较大间距比和AR时,下游柱体的振动响应更为强烈。
杨福昌[7]（2019）在《剪切来流作用下弹性管绕流数值分析》文中研究表明管（管阵）系统在蒸汽发生器、桥梁工程、河流工程以及深海工程中有着广泛的应用,管道的动力学问题可能直接影响整个工程系统的安全性。自然界的真实流场大多是以剪切流的形式出现的,因此对剪切流作用下的管（管阵）结构的研究具有重要意义和价值,需要进行深入分析与研究。本文基于ANSYS Workbench平台,运用双向流固耦合方法,分别建立了低雷诺数环境中横向剪切流作用下的单管、竖排两管和等边三管等分析模型,计算了在不同剪切率以及管间距下系统的响应。主要包括如下内容。以桥梁拉索和海底管道等为应用背景,研究了横向剪切来流作用下两端固支弹性管绕流问题,计算分析了横向剪切流作用下管道系统响应。探究了剪切率对弹性管振动的影响,发现不同剪切率对升力系数大小的影响很大,150雷诺数下单管结构的运动轨迹以‘8’字形轨迹运动。从各监测点的y方向位移时程图发现剪切率的变化对单弹性管的结构响应影响很大。从涡量图中可以看出150雷诺数时单管的泄涡模式主要为2S模式,随着剪切率的增大,整个流场的涡量强度是逐渐加强的,剪切率较大时流场上涡街强度逐渐增强,下涡街强度逐渐减小,圆管尾流区沿展向不同截面上的速度分布区别很大呈现出了明显的三维特性。通过一个流固耦合相互作用周期,揭示了剪切来流VIV涡动力特性。以海底拉索和海底多管线系统等为应用背景,研究了横向剪切来流作用下两端固支竖排两弹性管绕流问题。分别探究了管间距的变化对两管的涡脱现象影响以及剪切率变化对竖排两管结构响应的影响。计算结果表明:管间距的变化对管1和管2的升力系数曲线以及升力系数曲线的主频和主频幅值影响较大,管1的升力系数主频是先减小后增加的,升力系数主频幅值是一直增加的,管2的升力系数主频逐渐增大,升力系数主频幅值先减小后增加。管1中间截面监测点的y方向位移幅值逐渐增大,管2中间截面监测点的y方向位移幅值先增加后减小。进一步,在对竖排双弹性管绕流分析的基础上,对等边三管绕流展开研究,探究三管模型的涡激振动特性。分析了剪切率对等边三管模型结构响应影响的规律。三管的管间距的变化对升力系数曲线影响较大,总体来说升力系数振幅随管间距的增加先增大后减小,2.5D到4.5D时升力系数幅值逐渐变大,5.0D后振幅又逐渐变小。管E中间截面在y方向的振幅在管间距为4.5D的时候达到最大且管E的y方向的振幅明显高于上游两管;升力系数主频逐渐增加达到一个定值,主频幅值先增加后减小,整体趋势和监测点的振幅趋势基本一致。受剪切流的影响流场上侧的涡量比下侧涡量强度要大;小间距比的时候管C的泄涡模式受下游管E的影响,在管上侧形成单涡S模式,间距比增大后转变为2S模式,管C下侧开始出现涡脱;管D初始为泄涡模式为单行涡街S模式,随着管间距的增加演变为双行涡街2S模式;管E初始为泄涡模式为单行涡街P模式,随着管间距的增加演变为2S模式。同一时刻圆管尾流区沿展向不同截面上的速度分布和压力分布并不相同,此时流场呈现出了明显的三维特性。
岳玉帅[8]（2019）在《单约束圆柱海流能发电流致振动数值模拟研究》文中认为随着全球经济的高速发展,世界各国都在面临着地球不可再生资源日益不足的难题,寻找可替代绿色能源已经成为很多国家重点发展的方向。在诸多新型可再生能源中,海洋洋流能源以其规模庞大、分布广泛、蕴藏量丰富等优势备受各国能源开发者青睐。目前对海流能的利用主要采取的水下涡轮机的模式,但水下涡轮机启动流速均大于2m/s,其应用受到了限制。因此基于流致振动技术的低流速海流能发电得到了更多的关注和发展。本文从单约束圆柱海流能涡激振动发电原理研究出发,通过建立单约束圆柱体物理模型,进行CFD数值模拟研究,对数值模拟结果进行分析。利用开发的双自由度圆柱振子涡激振动捕能效率分析软件对相关参数进行分析。本文主要工作内容如下:（1）文章采用一种新颖的单约束圆柱装置,通过简化模型,将其转化为单圆柱绕流和流固耦合振动问题,采用N-S方程作为不可压缩粘性流体的控制方程,通过流体软件CFX对单约束圆柱涡激振动进行了数值模拟研究,研究选取两种雷诺数（Re=224,3900）,对不可压缩粘性流体中的单个固定圆柱绕流和弹性支撑刚性单圆柱体分别进行了数值模拟。在圆柱体数值模拟研究中得到了单圆柱受力云图、流速分布图,压力系数,升阻力系数等结果,通过与前人仿真结果对比验证所采用模型的正确性。在单约束圆柱流固耦合模拟计算中,得到了圆柱受力、位移时程曲线,升阻力系数,涡量图等结果,并与无耦合情况下的结果进行了比较,得到的结果与前人仿真比较吻合,说明本研究采取的方法具有可靠性。（2）通过对物理模型简化分析,结合双自由度涡激振动获取能量公式,对单约束圆柱涡激振动获能的主要参数进行了分析,采用Matlab语言开发了双自由度圆柱振子涡激振动捕能计算分析软件,通过对比前人实验结果比较,验证了软件的可靠性。然后计算多种工况,分别计算了阻尼比ζ、质量比m*、质量阻尼比m*ζ对单约束圆柱涡激振动能量转换效率η的影响,根据工况下在得到能量转换效率的最优取值范围。计算得知,选取不同的阻尼比ζ和不同的质量比m*对能量转换效率η影响比较大,根据计算所选取的参数范围可以使能量转换效率达到最大值。本文通过对单约束圆柱海流能发电流致振动数值模拟的研究,验证了该装置获能的可行性,未来可以采用比较合适的能量收集转换器,然后与发电传输装置配合,可实现规模化利用这种方式利用海流能。
李勤熙[9]（2019）在《波-流耦合作用下悬浮隧道关键参数数值仿真与物理试验》文中研究说明随着跨海隧道工程的发展实践,传统隧道工法在跨越深海和沟槽发育的海峡中面临巨大挑战,因此诸如“钻爆法+沉管法”、“盾构法+悬浮法”或“盾构法+沉管法”等组合工法可能会在将来的工程中采用,特别是水中悬浮隧道（Submerged floating tunnel,简称SFT）这种靠浮力和锚索张力保持动力平衡的特殊海洋交通结构将应运而生。目前SFT的应用还存在许多理论问题和工程难题需要攻克。本文在交通运输部建设科技项目“深海悬浮隧道关键技术的前期研究（2013318740050）”的支撑下,针对SFT的关键参数,通过理论分析、数值仿真和物理试验的方法,开展了 SFT断面形式、协同锚固参数和波-流耦合下管节悬浮水深的研究,初步取得以下主要成果:（1）设计了两套SFT的物理模型试验系统。一套是基于压强特性的波浪水槽试验系统,另一套是波-流耦合作用下的水池试验系统。水池试验系统包含了试验相似模拟设计和数据采集系统设计。其中相似模拟设计内容包含了波浪、水流、SFT管段和锚索。数据采集系统设计内容包含了压强采集系统、锚索张力采集系统和管段运动位移采集系统。（2）随着波高增加、波浪周期减小,三种断面的隧道表面压强幅值和压强差值均相应增加,并通过SFT的断面压强分布估算了三种断面管段所受的波浪力大小。从压强分布均匀性来看圆形>椭圆形≈八边形,从压强幅值绝对值来看圆形>八边形>椭圆形,从压强差来看椭圆形>八边形>圆形。在水深较大时,可选择压强分布较为均匀的圆形断面,中等水深可选择水力性能较好的椭圆形断面,当水深中等偏大时通过控制锚索的预张力也可选择椭圆形断面。而在水深较小的情况时,可考虑选择具有最优断面布置空间的八边形断面。（3）得到了不同锚索间距下的SFT协同锚固参数影响变化规律。浮重比和锚索倾角对SFT锚索松弛都有着明显的影响,浮重比决定了锚索倾角的影响程度。在锚索间距为40m时,浮重比较大时倾角的影响范围较小,主要是在10度附近。当浮重比减小时,锚索倾角的影响范围逐渐增大。当浮重比很小达到1.1时,所有的锚索倾角都会发生松弛。同时,分别给出了锚索间距为30m和60m的协同锚固参数影响关系图。（4）比较了不同波-流荷载的SFT不同结构响应,提出了一种分析SFT适宜悬浮水深的方法。从不同波流荷载对SFT管段的作用比较来看,波-流耦合作用下的SFT压强最大试验值小于纯波作用。SFT在波-流耦合作用下的锚索张力大于纯波作用,但小于纯波和纯流线性叠加的结果。在波-流耦合作用下的管段横移、纵移和升沉位移最大试验值总是小于纯波作用。将SFT管段压强极值差、锚索张力极值差和管段运动位移最大值作为结构安全和行车舒适性控制指标,通过线性回归的方法得到了以上控制指标的回归函数,得到了具体控制指标值对应的适宜悬浮水深推荐值。为不同波流条件下SFT合理悬浮水深的分析提供了一种可供借鉴的方法,并给了不同控制指标对应的悬浮水深推荐值表。（5）基于以上研究成果,我们探讨了琼州海峡初步SFT工程方案,对跨越深海的交通提供了一种全新的解决方案,将SFT由工程设想到工程现实做了一些理论支撑工作。给出了琼州海峡SFT纵断面布置方案、最小悬浮水深推荐值,横断面布置型式以及结构锚固体系的浮重比、锚索倾角等参数。
何振楠[10]（2019）在《海洋立管流致振动特性及影响因素研究》文中研究指明海洋立管作为水下油气生产系统的重要组成部分,起到了连接海上平台和海底生产井的作用,与电缆并称为海上油气田的生命线,但与此同时也是整个生产系统中最薄弱的环节。立管在服役过程中始终处于因浮体运动、洋流、波浪及管内两相流动等因素引发的动态载荷作用下,流致振动现象随之产生,这种振动现象可能会导致管道出现过度拉伸、弯曲变形及疲劳损伤等问题,严重危害管道运行安全。鉴于此本文针对海洋立管流致振动特性及影响因素问题开展研究,主要研究内容及结论如下:基于相似准则建立了海洋立管二维及三维计算模型,对两相流相场与固体力学物理场进行流固耦合仿真计算,结合两种模型对立管内气液两相流流动特性及管道动态响应特征进行纵向分析。立管内流动状态分为充流阶段及液塞周期性生成阶段,立管在两个阶段分别处于弯曲变形加剧和相对稳定的颤振状态。内流诱发立管颤振以纵向振动为主,立管倾斜向上区为颤振过渡区,颤振形态会逐渐由纵向振动主导转变为横向振动主导。立管底部固支端具有较大的弯曲变形,而出口固支端的拉伸变形较大。基于控制变量法分别改变流体流动参数（气液相表观速度、液相动力粘度、持液率）、立管结构参数（立管偏转角、壁厚）及洋流参数（匀速流、线性剪切流、洋流速度）共进行45组仿真计算,横向对比分析各因素对两相流诱发立管动态响应的影响。液相表观速度、持液率与立管变形程度呈现出明显的正相关关系,相比之下气相表观速度及液相动力粘度对立管动态响应的影响较小。增大立管偏转角会加大流体对管壁的作用力,使立管变形加剧。增大壁厚会强化立管抵抗变形的能力,从而起到抑制振动的作用。洋流及两相流协同作用下立管内外壁会产生非同步形变,其中CF方向立管内外壁变形的同步性优于IL方向。研究成果有利于深入认知海洋立管流致振动特性,为海洋石油工业中立管振动及流动不稳定的抑制措施设计提供理论依据,确保海底管线安全运行及维护。
二、AN ALE METHOD AND DDM WITH HIGH ACCURATE COMPACT SCHEMES FOR VORTEX-INDUCED VIBRATIONS OF AN ELASTIC CIRCULAR CYLINDER（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、AN ALE METHOD AND DDM WITH HIGH ACCURATE COMPACT SCHEMES FOR VORTEX-INDUCED VIBRATIONS OF AN ELASTIC CIRCULAR CYLINDER（论文提纲范文）
（1）深水钻井隔水管—生产立管干涉碰撞作用机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 工程背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 圆柱绕流尾流模型国内外研究现状 |
| 1.2.2 深水钻井隔水管-立管干涉问题国内外研究现状 |
| 1.2.3 深水钻井隔水管-立管干涉振动抑制国内外研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 研究路线及主要研究内容 |
| 第2章 海洋立管绕流尾流预测模型研究 |
| 2.1 立管干涉基本理论概述 |
| 2.1.1 常见的无量纲参数 |
| 2.1.2 单一立管绕流与涡激振动 |
| 2.1.3 相邻立管干涉与尾流诱导振动 |
| 2.2 传统尾流模型分析 |
| 2.2.1 Schlichting和Reichardt提出的尾流模型 |
| 2.2.2 Huse尾流模型 |
| 2.2.3 Blevins尾流模型 |
| 2.3 海洋立管绕流尾流模型 |
| 2.3.1 模型描述与基本方程 |
| 2.3.2 一阶近似解 |
| 2.3.3 二阶近似解 |
| 2.4 尾流模型对比论证 |
| 2.4.1 立管绕流顺流向尾流速度剖面预测 |
| 2.4.2 立管绕流横流向尾流速度剖面预测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 深水钻井隔水管-生产立管相互干涉静态性能研究 |
| 3.1 钻井隔水管与生产立管系统组成与受力 |
| 3.1.1 钻井隔水管与生产立管系统组成与结构 |
| 3.1.2 轴向载荷分析计算 |
| 3.1.3 顺流向载荷分析计算 |
| 3.1.4 横流向载荷分析计算 |
| 3.2 正常工况下钻井隔水管与相邻立管干涉作用分析 |
| 3.2.1 力学分析模型与控制方程 |
| 3.2.2 求解方法与流程 |
| 3.2.3 可靠性论证 |
| 3.2.4 案例分析与影响因素评价 |
| 3.3 深水钻井隔水管安装过程中的干涉问题分析 |
| 3.3.1 力学模型与控制方程 |
| 3.3.2 求解方法与流程 |
| 3.3.3 案例分析与影响因素评价 |
| 3.3.4 安装作业窗口分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 深水钻井隔水管-生产立管相互干涉动态性能研究 |
| 4.1 立管绕流粘性流场的数值模拟 |
| 4.1.1 控制方程与湍流模型 |
| 4.1.2 流场边界条件 |
| 4.1.3 流场模型的数值求解 |
| 4.2 立管干涉振动流固耦合及实现方法 |
| 4.2.1 管柱振动控制方程与离散求解 |
| 4.2.2 嵌套网格方法 |
| 4.2.3 干涉振动流固耦合求解流程 |
| 4.3 CFD数值模型可靠性论证 |
| 4.4 实尺寸钻井隔水管-生产立管干涉振动响应分析 |
| 4.4.1 数值模型与基本参数设置 |
| 4.4.2 钻井隔水管与生产立管干涉振动响应特性 |
| 4.4.3 钻井隔水管与生产立管运动轨迹分析 |
| 4.4.4 钻井隔水管与生产立管干涉振动流固耦合机理 |
| 4.5 实尺寸钻井隔水管-生产立管群干涉振动响应分析 |
| 4.5.1 数值模型与基本参数设置 |
| 4.5.2 钻井隔水管与生产立管群干涉振动响应特性 |
| 4.5.3 钻井隔水管与生产立管群运动轨迹分析 |
| 4.5.4 钻井隔水管与生产立管群干涉振动流固耦合机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 深水钻井隔水管-生产立管干涉振动抑制研究 |
| 5.1 几种典型的振动抑制技术及其机理 |
| 5.1.1 螺旋列板抑振技术 |
| 5.1.2 整流罩抑振技术 |
| 5.1.3 控制杆抑振技术 |
| 5.2 非线性能量阱(NES)干涉振动抑制研究 |
| 5.2.1 非线性能量阱工程背景及抑振机理 |
| 5.2.2 非线性能量阱抑振模型研究与求解 |
| 5.2.3 算例分析与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于浸入边界法的钝体绕流诱发结构振动研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 流固耦合方法发展现状 |
| 1.3 浸入边界法发展现状 |
| 1.4 本论文的主要研究工作 |
| 第二章 浸入边界数值计算方法 |
| 2.1 浸入边界法的基本原理 |
| 2.2 浸入边界法控制方程的时间推进 |
| 2.3 浸入边界法控制方程的空间离散 |
| 2.3.1 对流项的空间离散 |
| 2.3.2 扩散项的空间离散 |
| 2.4 压力项的计算 |
| 2.4.1 压力泊松方程的推导 |
| 2.4.2 压力泊松方程的求解离散 |
| 2.5 力源项的计算 |
| 2.5.1 利用delta函数求解的方法 |
| 2.5.2 双线性插值方法 |
| 2.5.3 最小二乘法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 单自由度圆柱涡激振动 |
| 3.1 圆柱绕流及涡激振动研究现状 |
| 3.2 固定圆柱绕流问题 |
| 3.2.1 固定圆柱绕流模型及边界条件 |
| 3.2.2 固定圆柱绕流结果分析 |
| 3.3 单自由度二维圆柱涡激振动 |
| 3.3.1 涡激振动模型及边界条件 |
| 3.3.2 运动方程与相关参数 |
| 3.3.3 涡激振动结果分析 |
| 3.3.4 质量比对涡激振动振幅的影响 |
| 3.3.5 阻尼比对涡激振动振幅的影响 |
| 3.3.6 低质量比与高质量比对涡激振动的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 椭圆柱的绕流特性研究 |
| 4.1 椭圆柱绕流研究现状 |
| 4.2 椭圆柱绕流特性研究 |
| 4.2.1 椭圆柱绕流模型及边界条件 |
| 4.2.2 椭圆柱绕流计算结果分析 |
| 4.3 不同攻角对椭圆柱绕流的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文内容总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读学位期间发表的学术成果 |
| 附录 B 攻读学位期间参与的科研项目 |
（3）非均匀周期性脉动干扰下海洋立管水动力特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 海洋立管研究现状 |
| 1.3 研究目的及意义 |
| 1.4 计算流体动力学 |
| 1.4.1 雷诺平均法(RANS) |
| 1.4.1.1 雷诺应力模型 |
| 1.4.1.2 涡粘模型 |
| 1.4.2 大涡模拟 |
| 1.4.3 直接数值模拟 |
| 1.5 研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 控制方程与数值算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 时间离散 |
| 2.2.2 对流项和粘性项的空间离散 |
| 2.2.2.1 谱方法和伪谱方法 |
| 2.2.2.2 有限差分方法 |
| 2.2.2.3 边界条件的处理 |
| 2.2.3 压力项的空间离散 |
| 2.3 直接力浸入边界方法 |
| 2.4 升力阻力的求解 |
| 2.5 Incompact3d框架 |
| 2.5.1 代码结构 |
| 2.5.2 代码的并行策略 |
| 2.6 单方向网格拉伸 |
| 2.7 代码运行环境 |
| 2.8 代码后处理 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 钝体绕流动力学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单圆柱绕流数值模拟 |
| 3.2.1 模拟参数设置 |
| 3.2.2 模拟结果分析 |
| 3.3 串联双圆柱绕流数值模拟 |
| 3.3.1 模拟参数设置 |
| 3.3.2 模拟结果分析 |
| 3.4 翼面结构数值模拟 |
| 3.4.1 翼面结构和模拟参数设置 |
| 3.4.2 模拟结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 周期性脉动干扰下海洋立管水动力特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 周期性摆动翼面结构的动态绕流 |
| 4.2.1 模拟参数设置 |
| 4.2.2 模拟结果分析 |
| 4.3 周期性脉动尾流场中不同因素对立管水动力特性的影响 |
| 4.3.1 模拟参数设置 |
| 4.3.2 水平间距的影响 |
| 4.3.3 摆动频率的影响 |
| 4.3.4 摆动幅值的影响 |
| 4.3.5 立管纵向位置的影响 |
| 4.3.6 雷诺数的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论及展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 附录 B |
（4）细长结构水动力特性及流固耦合效应机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究现状综述 |
| 1.2.1 刚性体圆柱绕流 |
| 1.2.2 细长柔性立管涡激振动响应 |
| 1.2.3 非圆柱结构流致振动响应 |
| 1.2.4 亚临界雷诺数流场特性研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 本文研究路线 |
| 第二章 平面内来流下三维刚性悬链线立管流致效应 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 数值模型与方法 |
| 2.2.1 数值模型及其基本参数 |
| 2.2.2 数值方法 |
| 2.3 验证算例与网格独立性 |
| 2.3.1 验证算例 |
| 2.3.2 网格独立性验证 |
| 2.4 数值模拟及其结果分析 |
| 2.4.1 尾流特性 |
| 2.4.2 水动力特性展向分布情况 |
| 2.4.3 压力系数展向分布情况 |
| 2.4.4 速度的展向分布情况 |
| 2.4.5 频谱特性 |
| 2.4.6 雷诺数的影响 |
| 2.5 讨论分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 平面外来流对三维刚性悬链线立管流致效应的影响 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 数值模型及其基本参数 |
| 3.3 网格独立性验证 |
| 3.4 数值模拟及其结果分析 |
| 3.4.1 尾流特性 |
| 3.4.2 水动力特性展向分布情况 |
| 3.4.3 压力系数展向分布情况 |
| 3.4.4 频谱特性 |
| 3.5 讨论分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 低雷诺数下柔性立管流致振动特性 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 基于随体坐标法的流固耦合算法 |
| 4.3 模型参数与验证 |
| 4.3.1 模型参数 |
| 4.3.2 算例验证 |
| 4.3.3 网格独立性验证 |
| 4.4 数值模拟及其结果分析 |
| 4.4.1 Re=100 工况 |
| 4.4.2 Re=200 工况 |
| 4.4.3 来流攻角的敏感性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 亚临界雷诺数下柔性立管流致振动特性 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 模型参数 |
| 5.3 基于随体坐标法的数值模拟及其结果分析 |
| 5.3.1 尾流特性 |
| 5.3.2 动力响应特性 |
| 5.3.3 立管频谱特性 |
| 5.3.4 平均流场和湍流统计分析 |
| 5.3.5 尾流场频谱特性 |
| 5.3.6 展向相关性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 厚切片法及其对超细长柔性立管流致振动特性分析 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 数值方法 |
| 6.2.1 厚切片模型基本理论 |
| 6.2.2 坐标映射方法 |
| 6.2.3 傅里叶谱元法 |
| 6.2.4 流固耦合方法 |
| 6.3 模型参数与相关验证 |
| 6.4 数值模拟及其结果分析 |
| 6.4.1 动力响应特性 |
| 6.4.2 频谱特性 |
| 6.4.3 尾流特性 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 强迫激励下柔性悬链线立管流致振动特性 |
| 7.1 概述 |
| 7.2 数值方法 |
| 7.2.1 几何精确组合梁运动方程 |
| 7.2.2 无约束曲线梁动力学运动方程 |
| 7.2.3 运动方程的空间-时间离散 |
| 7.3 相关参数及其找型验证 |
| 7.3.1 相关参数 |
| 7.3.2 找形验证 |
| 7.4 数值模拟及其结果分析 |
| 7.4.1 低频激励 |
| 7.4.2 高频激励 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历攻读博士学位期间的论文和科研情况 |
（5）基于浸入边界-谱元法的柔性体流体耦合运动研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 流固耦合的数值模拟方法 |
| 1.3.1 贴体任意-拉格朗日-欧拉方法(ALE) |
| 1.3.2 浸入边界法(IB) |
| 1.3.3 谱方法及谱元法(SE) |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 浸入边界-谱元法 |
| 2.1 计算域流场计算 |
| 2.2 边界点位置计算 |
| 2.3 数值算法计算过程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 圆柱后附加柔性板的动力特性研究 |
| 3.1 圆柱后附加柔性板结构 |
| 3.2 网格划分及网格无关性验证 |
| 3.3 数值模拟分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 方柱后附加柔性悬臂梁的动力学特性研究 |
| 4.1 方柱后附加柔性悬臂梁结构 |
| 4.2 网格划分及网格无关性验证 |
| 4.3 数值模拟分析 |
| 4.3.1 基本算例分析(Re_1) |
| 4.3.2 改动算例分析(Re_2) |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 方柱后附加柔性板的实验与数值模拟对比 |
| 5.1 实验设备及设置 |
| 5.2 结构参数及工况设置 |
| 5.2.1 结构参数 |
| 5.2.2 边界条件 |
| 5.2.3 工况设置 |
| 5.3 方柱后附加柔性板结构 |
| 5.3.1 网格划分及网格无关性验证 |
| 5.3.2 工况设置 |
| 5.4 数值模拟与实验的比对 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本文创新性工作 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间已发表或录用的论文 |
（6）基于浸入边界-格子Boltzmann通量法的椭圆柱涡激振动数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 计算流体动力学数值方法 |
| 1.2.1 传统计算流体动力学方法 |
| 1.2.2 格子Boltzmann方法 |
| 1.2.3 宏观与介观耦合方法 |
| 1.3 流固耦合数值方法 |
| 1.3.1 流固耦合算法 |
| 1.3.2 边界贴合法 |
| 1.3.3 非边界贴合法 |
| 1.4 涡激振动研究现状 |
| 1.4.1 试验研究 |
| 1.4.2 半经验模型 |
| 1.4.3 数值研究 |
| 1.5 本文主要研究工作 |
| 第2章 浸入边界-格子Boltzmann通量求解法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 格子Boltzmann方法的基础理论与模型 |
| 2.2.1 单松弛时间格子Boltzmann方程 |
| 2.2.2 格子Boltzmann基本速度模型 |
| 2.2.3 多松弛时间格子Boltzmann方程 |
| 2.3 多松弛时间格子Boltzmann通量求解法 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 格子Boltzmann通量求解法 |
| 2.3.3 计算流程 |
| 2.3.4 数值验证 |
| 2.4 浸入边界-格子Boltzmann通量求解法 |
| 2.4.1 浸入边界法的数学模型 |
| 2.4.2 流固耦合算法 |
| 2.4.3 计算流程 |
| 2.5 流固耦合算法数值验证 |
| 2.5.1 静止绕流 |
| 2.5.2 旋转圆柱绕流 |
| 2.5.3 圆柱涡激振动 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 均匀来流下静止椭圆柱绕流特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单椭圆柱绕流特性研究 |
| 3.3 串列双椭圆柱绕流特性研究 |
| 3.3.1 计算条件与数值验证 |
| 3.3.2 气动力分析 |
| 3.3.3 流场特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 均匀来流下单椭圆柱涡激振动特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单椭圆柱涡激振动数值模型 |
| 4.2.1 计算模型与边界条件 |
| 4.2.2 模型验证 |
| 4.3 单椭圆柱自由振动特性研究 |
| 4.3.1 频率响应分析 |
| 4.3.2 结构响应分析 |
| 4.3.3 气动力分析 |
| 4.3.4 流场特性分析 |
| 4.4 不同折合速度下单椭圆柱涡激振动特性研究 |
| 4.4.1 频率响应分析 |
| 4.4.2 结构响应分析 |
| 4.4.3 气动力分析 |
| 4.4.4 流场特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 均匀来流下串列双椭圆柱流致振动特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 串列双椭圆柱流致振动数值模型 |
| 5.2.1 计算模型与边界条件 |
| 5.2.2 模型验证 |
| 5.3 不同间距下串列双椭圆柱流致振动特性研究 |
| 5.3.1 结构响应分析 |
| 5.3.2 气动力分析 |
| 5.3.3 流场特性分析 |
| 5.4 不同折合速度下串列双椭圆柱流致振动特性研究 |
| 5.4.1 间距比L/D=3 |
| 5.4.2 间距比L/D=6 |
| 5.4.3 间距比L/D=9 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）剪切来流作用下弹性管绕流数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及意义 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文重难点内容 |
| 第2章 双向流固耦合理论及模拟技术 |
| 2.1 双向流固耦合理论 |
| 2.1.1 计算流体动力学数值方法 |
| 2.1.2 动网格方法 |
| 2.1.3 双向流固耦合方法 |
| 2.1.4 边界条件及流体力 |
| 2.2 模拟分析技术 |
| 2.2.1 分析软件介绍 |
| 2.2.2 CFD数学模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 计算模型的湍流选择与网格划分 |
| 3.1 流场模型的选择 |
| 3.2 网格划分 |
| 第4章 剪切来流作用下弹性单管绕流数值分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.2.1 模型区域和计算参数 |
| 4.2.2 计算软件设置 |
| 4.2.3 网格独立性验证 |
| 4.2.4 时间步长选择及无关性验证 |
| 4.3 单管结构双自由度流致振动特性 |
| 4.3.1 流体力参数特性 |
| 4.3.2 结构动力响应 |
| 4.3.3 尾流泄涡模式 |
| 4.3.4 单管流场的三维效应 |
| 4.4 剪切来流VIV的涡动力特性(K=0.1) |
| 4.5 本章总结 |
| 第5章 剪切来流作用下竖排双弹性管绕流数值分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.2.1 竖排双管计算模型及边界条件 |
| 5.2.2 网格独立性验证 |
| 5.3 竖排双管结构双自由度流致振动特性 |
| 5.3.1 流体力参数特性 |
| 5.3.2 结构动力响应 |
| 5.3.3 尾流泄涡模式 |
| 5.4 剪切率变化对竖排双管结构响应的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 剪切来流作用下等边三弹性管绕流数值分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题描述 |
| 6.2.1 等边三管计算模型与边界条件 |
| 6.2.2 网格独立性验证 |
| 6.3 等边布置三管结构涡激振动特性分析 |
| 6.3.1 流体力参数特性 |
| 6.3.2 结构动力响应 |
| 6.3.3 尾流泄涡模式 |
| 6.3.4 三维效应 |
| 6.4 剪切率变化对等边三管结构响应的影响 |
| 6.5 本章总结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（8）单约束圆柱海流能发电流致振动数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的理论意义和实用价值 |
| 1.2 国内外的研究现状和发展趋势 |
| 1.2.1 圆柱体涡激振动模型实验研究进展 |
| 1.2.2 涡激振动数值模拟研究进展 |
| 1.2.3 基于涡激振动获取海流能的研究现状 |
| 1.3 本文主要工作内容 |
| 1.4 本文创新点 |
| 第2章 涡激振动基本理论分析及数值模拟概述 |
| 2.1 涡激振动基本理论分析 |
| 2.1.1 涡激振动的基本理论 |
| 2.1.2 涡激振动相关无量纲参数 |
| 2.2 基于流固耦合数值模拟方法概述 |
| 2.2.1 不可压缩流体控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 数值求解方法 |
| 2.2.4 双向流固耦合求解 |
| 2.3 边界层 |
| 2.4 半经验型圆柱体涡激振动模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 圆柱体绕流数值模拟计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 建立计算模型及网格划分 |
| 3.2.1 计算模型 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.3 流体边界和运行参数设置 |
| 3.3.1 流体边界设置 |
| 3.3.2 运行参数设置 |
| 3.4 数值模拟结果分析 |
| 3.4.1 圆柱体的受力情况 |
| 3.4.2 流场的流速分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 单约束圆柱体涡激振动数值模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 建立计算模型及网格划分 |
| 4.2.1 计算模型 |
| 4.2.2 网格划分 |
| 4.3 网格以及时间步长的可靠性验证 |
| 4.3.1 网格独立性验证 |
| 4.3.2 时间步长选择及可靠性验证 |
| 4.4 数值模拟结果分析 |
| 4.4.1 圆柱体的受力情况 |
| 4.4.2 圆柱体位移时程曲线 |
| 4.4.3 圆柱体的尾流漩涡形态 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 单约束圆柱涡激振动中获取能量的参数分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 能量捕获效率分析 |
| 5.3 约化速度的取值范围 |
| 5.4 系统阻尼比对捕能效率的影响 |
| 5.4.1 算例验证 |
| 5.4.2 系统阻尼比的结果分析 |
| 5.5 质量比对捕能效率的影响 |
| 5.5.1 算例验证 |
| 5.5.2 质量比的结果分析 |
| 5.6 质量阻尼比对捕获效率的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）波-流耦合作用下悬浮隧道关键参数数值仿真与物理试验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 水中SFT的研究现状 |
| 1.2.1 SFT工程方案研究进展 |
| 1.2.2 SFT的数值仿真进展 |
| 1.2.3 SFT的模型试验进展 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 SFT作用荷载及非线性动力分析 |
| 2.1 荷载分类 |
| 2.2 波浪理论概述 |
| 2.2.1 线性波浪理论(Airy波理论) |
| 2.2.2 有限波幅理论(Stokes波理论) |
| 2.2.3 椭圆余弦波理论(cnoidal波理论) |
| 2.2.4 孤立波理论(solitary波理论) |
| 2.3 波浪对SFT的作用分析 |
| 2.3.1 计算理论的选取 |
| 2.3.2 Morison公式 |
| 2.3.3 Morison公式中各参数的确定 |
| 2.3.4 Morison公式中波浪的流速及加速度的计算 |
| 2.3.5 SFT管段波浪力的计算 |
| 2.4 水流对SFT的作用分析 |
| 2.4.1 概述 |
| 2.4.2 拖曳力 |
| 2.4.3 漩涡泄放效应 |
| 2.4.4 涡激振动 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于波动特性试验的SFT断面形式研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 SFT模型实验设计基本理论 |
| 3.2.1 试验断面的确定 |
| 3.2.2 模型试验比尺的确定 |
| 3.2.3 模型相似设计 |
| 3.3 SFT波浪水槽试验方法 |
| 3.3.1 模型试验方法 |
| 3.3.2 试验参数 |
| 3.3.3 试验设备 |
| 3.4 试验数据分析 |
| 3.4.1 断面压强包络线 |
| 3.4.2 断面压强幅值 |
| 3.4.3 SFT管段波浪力的估算 |
| 3.4.4 SFT锚索张力分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于数值仿真的SFT协同锚固参数 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 基本假定和计算参数 |
| 4.3 计算模型 |
| 4.4 计算结果分析 |
| 4.4.1 波高的影响 |
| 4.4.2 波浪周期的影响 |
| 4.4.3 关键结构参数的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 波-流耦合作用下的SFT结构响应试验 |
| 5.1 波-流物理模型实验基本理论 |
| 5.1.1 试验断面的确定 |
| 5.1.2 模型试验比尺的确定 |
| 5.1.3 模型相似设计 |
| 5.2 SFT波-流耦合模型试验方法 |
| 5.2.1 试验场地准备 |
| 5.2.2 模型试验方法 |
| 5.2.3 试验参数与工况 |
| 5.2.4 模型试验设备及采集系统 |
| 5.2.5 试验流程 |
| 5.2.6 试测结果 |
| 5.3 纯流作用下的SFT结构响应 |
| 5.3.1 管段压强 |
| 5.3.2 锚索张力 |
| 5.4 波浪作用下的SFT结构响应 |
| 5.4.1 管段压强 |
| 5.4.2 锚索张力 |
| 5.4.3 管段六自由度位移 |
| 5.5 波-流耦合作用下的SFT结构响应 |
| 5.5.1 管段压强 |
| 5.5.2 锚索张力 |
| 5.5.3 管段六自由度位移 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 琼州海峡SFT工程方案 |
| 6.1 建设条件 |
| 6.1.1 地形地貌 |
| 6.1.2 气象水文 |
| 6.1.3 工程地质 |
| 6.2 平面选址 |
| 6.3 隧道纵面 |
| 6.3.1 悬浮水深 |
| 6.3.2 隧道纵面 |
| 6.4 隧道横断面 |
| 6.4.1 满足功能要求的隧道净空横断面 |
| 6.4.2 基于SFT波动特性的隧道外轮廓横断面选择 |
| 6.4.3 隧道横断面确定 |
| 6.5 隧道锚索体系及浮重比 |
| 6.5.1 基于工程地质环境条件和使用功能考虑的锚固系统 |
| 6.5.2 基于数值仿真的SFT协同锚固参数 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望与建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表的论文和取得的学术成果 |
| 一、发表论文 |
| 二、参与科研课题及工程项目 |
| 三、获奖 |
（10）海洋立管流致振动特性及影响因素研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管内流动引发的管道振动研究现状 |
| 1.2.2 洋流涡激引发的管道振动研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容及技术路线 |
| 第二章 流致振动仿真理论研究 |
| 2.1 气液两相流动界面刻画 |
| 2.1.1 水平集法(Level Set) |
| 2.1.2 相场法(Phase Field) |
| 2.1.3 动网格法(Moving Mesh) |
| 2.1.4 界面追踪法优选 |
| 2.2 多物理场耦合 |
| 2.2.1 流体流动控制方程 |
| 2.2.2 相场控制方程 |
| 2.2.3 两相流相场耦合 |
| 2.2.4 固体力学控制方程 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 气液两相流作用下立管振动特性分析 |
| 3.1 模型的建立及网格划分 |
| 3.1.1 海洋立管模型建立 |
| 3.1.2 模型网格划分 |
| 3.1.3 边界条件设置 |
| 3.2 二维立管流致振动特性分析 |
| 3.2.1 流体流动特性 |
| 3.2.2 立管动态响应 |
| 3.3 三维立管流致振动特性分析 |
| 3.3.1 流体流动特性 |
| 3.3.2 立管动态响应 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 流体流动参数及立管结构参数对振动的影响研究 |
| 4.1 流体流动参数 |
| 4.1.1 气液相表观速度 |
| 4.1.2 液相动力粘度 |
| 4.1.3 入口持液率 |
| 4.2 立管结构参数 |
| 4.2.1 立管偏转角 |
| 4.2.2 立管壁厚 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 洋流参数对立管流致振动特性的影响研究 |
| 5.1 模型的建立及网格划分 |
| 5.1.1 海洋立管模型建立 |
| 5.1.2 网格划分 |
| 5.2 边界参数设置 |
| 5.3 流体流动特性 |
| 5.3.1 洋流速度场 |
| 5.3.2 洋流涡流场 |
| 5.4 立管动态响应 |
| 5.4.1 振动位移时域分析 |
| 5.4.2 均方根位移 |
| 5.4.3 运动位形包络图 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
四、AN ALE METHOD AND DDM WITH HIGH ACCURATE COMPACT SCHEMES FOR VORTEX-INDUCED VIBRATIONS OF AN ELASTIC CIRCULAR CYLINDER（论文参考文献）
- [1]深水钻井隔水管—生产立管干涉碰撞作用机理研究[D]. 田得强. 中国石油大学(北京), 2020(02)
- [2]基于浸入边界法的钝体绕流诱发结构振动研究[D]. 张纹惠. 昆明理工大学, 2020(04)
- [3]非均匀周期性脉动干扰下海洋立管水动力特性研究[D]. 高垚. 昆明理工大学, 2020(04)
- [4]细长结构水动力特性及流固耦合效应机理研究[D]. 朱宏博. 上海交通大学, 2020
- [5]基于浸入边界-谱元法的柔性体流体耦合运动研究[D]. 涂昌健. 上海交通大学, 2020(09)
- [6]基于浸入边界-格子Boltzmann通量法的椭圆柱涡激振动数值研究[D]. 吴晓笛. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [7]剪切来流作用下弹性管绕流数值分析[D]. 杨福昌. 西南交通大学, 2019(03)
- [8]单约束圆柱海流能发电流致振动数值模拟研究[D]. 岳玉帅. 江苏科技大学, 2019(09)
- [9]波-流耦合作用下悬浮隧道关键参数数值仿真与物理试验[D]. 李勤熙. 重庆交通大学, 2019
- [10]海洋立管流致振动特性及影响因素研究[D]. 何振楠. 东北石油大学, 2019(01)