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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