內孤立波與剪切流聯(lián)合作用下海洋柔性立管載荷與響應分析.pdf

1、隨著人類對石油資源需求的日益增長，近海資源已不能滿足需求，世界各國已將開采石油資源的觸角伸向更深的海洋。深海海洋環(huán)境遠比近海復雜，內孤立波就是其中一個具有代表性的深?，F(xiàn)象，并且，以立管為代表的海洋結構物同時還承受著深海復雜海流的作用而產生渦激振動。因此，內孤立波與剪切流聯(lián)合作用會對立管等海洋結構物造成巨大破壞。
　　隨著海洋深度的增加，立管的長徑比越來越大，其“柔性”特質變得愈加明顯，立管與內孤立波之間的相互耦合作用不可忽略。本文

2、中將使用數(shù)值方法對其進行研究，以建立一種可以模擬內孤立波與立管之間實時雙向流固耦合的相互作用的方法。
　　本文在對國內外相關研究的現(xiàn)狀進行綜述的基礎上，圍繞內孤立波與剪切流聯(lián)合作用時與柔性立管相互作用的問題開展了以下工作：
　　一、根據(jù)內孤立波mKdv理論，以RANS方程為控制方程，結合VOF方法，采用速度入口造波法及數(shù)值耗散與開渠邊界相結合的方法消波，建立了二維及三維內孤立波（ISW）數(shù)值水池，并將數(shù)值結果與理論結果進行了

3、對比，驗證了造波方法的可行性。
　　二、基于內孤立波數(shù)值造波理論，在UDF中加入剪切流模型，數(shù)值模擬了二維及三維內孤立波與剪切流聯(lián)合作用（ISW+C），并與內孤立波單獨作用時的波形及波致流場進行了對比分析。
　　三、在建立了可行內孤立波與剪切流聯(lián)合作用數(shù)值水槽的基礎上，在水槽中放置剛性立管，研究剛性立管分別在內孤立波及內孤立波與剪切流聯(lián)合作用時所受的升力、拖曳力、速度場分布及尾流場中渦的產生與發(fā)放。
　　四、指定立管材