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波流海底子母管结构大管和小管水动力特性查抄袭率怎么

收藏本文 2024-01-25 点赞:10645 浏览:37523 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文通过物理模型实验和数值模拟计算,对海底子母管结构大管和小管的水动力特性不足进行深入探讨,旨在加深对这种新型海底子母管结构的认识,为工程技术人员、科研人员进行海底子母管结构的稳定和安全性评估提供有价值的科学成果和论述基础。物模实验中设计了一套可以同步测得海底子母管结构中大管和小管水平力、升力的探讨案例,开展了规则波、不规则波及波流共同作用下海底孤立母管、子母管系统、大管和小管各自受力的实验探讨,讨论了大管和小管各自承受荷载分别占系统总荷载的比值,并系统浅析了KC数、管线与海床间隙比e/D、子母管间相对缝隙G/D、子母管径比d/D和流速比Uc/uwm对大管、小管及子母管系统水动力系数的影响。实验结果表明,海底子母管结构中大管、小管分别承受的水平力彼此同步振荡,其相应峰值大约占子母管系统总的水平力峰值的74%和26%;大管、小管及子母管系统的水动力系数关于上面陈述的影响因素有良好的相关性,并且在波流共同作用下,水动力系数随各影响因素的变化走势同纯波浪作用下的变化走势大体一致。在数值模拟方面,本论文采取三步有限元法来离散N-S方程,k-ω模型来模拟流体的湍流运动,CLEAR-VOF策略来追踪运动水体的自由表面,建立了波浪作用在海底子母管线上的数值波浪水槽模型,编制了计算机浅析程序,将数值计算结果同物模实验结果进行了比较,结果表明数值结果和实验结果吻合良好,本论文所建立的数值波浪水槽模型可以用来计算海底子母管线在波浪作用下的水动力。基于建立的数值波浪水槽模型,数值探讨了在规则波和不规则波作用下海底子母管结构大管和小管的水动力特性不足。探讨了大管、小管所承受荷载的振荡变化特点与管线表面压力分布和管线周围涡量场分布的联系,浅析了子母管间的相对缝隙G/D对大管、小管的涡脱落特性的影响。结果表明,在波浪作用下,大管、小管所承受荷载的极值是因为管线周围涡的脱落和脱落涡的反向粘附作用引起的;关于不同G/D,本论文得到了海底子母管线在规则波作用下两种不同的涡脱落方式,在G/D较小时,有着一种脱落方式称为“反相同步脱落方式”,在G/D较大时,有着另一种脱落方式称为“同相同步脱落方式”。关键词:海底子母管线论文波流论文不规则波论文水动力系数论文自由表面论文涡脱落论文
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    摘要4-5

    Abstract5-7

    目录7-10

    1 绪论10-18

    1.1 课题探讨背景及作用10-11

    1.2 海底子母管结构和相关参数定义11

    1.3 海底子母管线的水动力特性探讨进展11-16

    1.3.1 实验探讨进展11-14

    1.3.2 数值探讨进展14-16

    1.4 本论文的主要探讨工作16-18

    2 物模实验设计与数据处理策略18-40

    2.1 实验设备与仪器18-20

    2.2 管线模型与实验布置20-24

    2.2.1 测量孤立母管受力的实验布置21-22

    2.2.2 测量子母管结构系统受力的实验布置22-23

    2.2.3 测量子母管结构大管和小管各自受力的实验布置23-24

    2.3 实验波流要素24-28

    2.3.1 规则波和不规则波24-27

    2.3.2 规则波加流和不规则波加流27-28

    2.4 数据处理策略28-37

    2.4.1 海底管线的受力28-30

    2.4.2 纯波浪场水质点速度和加速度30-32

    2.4.3 波流共存场水质点速度和加速度32-33

    2.4.4 水动力系数浅析策略33-37

    2.5 孤立母管的实验结果和比较37-39

    2.6 小结39-40

    3 物模实验结果与浅析40-69

    3.1 纯波浪作用下子母管结构的实验结果和浅析40-53

    3.1.1 管线受力的实测历时历程线40-42

    3.1.2 大管和小管上波浪力的比较42-45

    3.1.3 KC数对大管和小管水动力系数的影响45-47

    3.1.4 管线与海床间隙比对大管和小管水动力系数的影响47-49

    3.1.5 子母管间相对缝隙对大管和小管水动力系数的影响49-51

    3.1.6 子母管径比对大管和小管水动力系数的影响51-53

    3.2 波流共同作用下子母管结构的实验结果和浅析53-66

    3.2.1 管线受力的实测历时历程线54-56

    3.2.2 大管和小管上波流力的比较56-58

    3.2.3 KC数对大管和小管水动力系数的影响58-59

    3.2.4 流速比对大管和小管水动力系数的影响59-61

    3.2.5 管线与海床间隙比对大管和小管水动力系数的影响61-63

    3.2.6 子母管间相对缝隙对大管和小管水动力系数的影响63-64

    3.2.7 子母管径比对大管和小管水动力系数的影响64-66

    3.3 小结66-69

    4 海底子母管线在波浪作用下的数值模型69-89

    4.1 基本制约方程和湍流模型69-72

    4.1.1 二维粘性不可压雷诺平均N-S方程70

    4.1.2 k-ω湍流模型70-72

    4.2 数值离散策略和自由表面的捕捉72-80

    4.2.1 三步有限元法72-74

    4.2.2 CLEAR-VOF法74-79

    4.2.3 数值计算的求解步骤79-80

    4.3 数值波浪水槽的建立80-84

    4.3.1 数值波浪水槽计算域80

    4.3.2 网格划分80-82

    4.3.3 边界条件和初始条件82-84

    4.4 数值模型的验证84-88

    4.5 小结88-89

    5 波浪作用下海底子母管线水动力特性的数值结果和浅析89-109

    5.1 规则波作用下的数值结果和浅析89-102

    5.1.1 荷载的振荡变化与波浪场的演化89-94

    5.1.2 涡脱方式94-97

    5.1.3 涡泄频率97-100

    5.1.4 水动力系数浅析100-102

    5.2 不规则波作用下的数值结果和浅析102-107

    5.2.1 涡泄频率102-105

    5.2.2 水动力系数浅析105-107

    5.3 小结107-109

    6 结论与展望109-112

    6.1 结论109-111

    6.2 探讨展望111-112

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