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圆柱绕流作为流体力学领域中的经典问题,近年来得到了广泛的关注和研究。开展振荡流下二维圆柱的水动力特性和漩涡发放形态研究将为认识和理解圆柱绕流特性提供重要参考。基于RANS方程,采用k-ωSST湍流模型,首先通过对比雷诺数10 000时均匀流下的受迫振动试验数据,验证了研究方法的可行性,进而开展了振荡流下圆柱绕流的数值模拟,对比讨论了5种KC数下流体力系数变化情况及漩涡脱落模式,并开展了升力系数时历分析。结果表明:在低振幅、低频率下,小KC数时激励力系数变化较大,大KC数时流态趋向于均匀流,激励力系数变化较小。在大KC数时可以观察到较为明显的2S脱落模式,升力系数在每一周期内出现两次振幅调制现象,小KC数时流体变化较快,规律性相对较弱。 相似文献
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近壁圆柱绕流水动力特性数值模拟与实验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
通过数值模拟和物理模型实验,对距壁面一定高度的圆柱绕流水动力特性进行了研究。数值模拟采用有限体积法对标准k-ε模式方程进行离散,采用SIMPLE算法进行求解,模拟绕流流场。在物理模型实验中,将PVC圆管制作的实验模型安放在水槽内,在圆管的跨中沿表面周向均匀布置水下压力传感器,用于测量绕流圆柱体表面动水压力分布。通过改变Re数和间隙比来分析它们对近壁圆柱绕流水动力特性的影响。基于数值流动显示技术,给出了近壁绕流流场的尾流流态分析。通过数值结果与实验结果的对比,对近壁绕流圆柱体的升力系数及其表面动水压力分布进行了研究,对比结果显示了较好的一致性。 相似文献
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月池内流体存在活塞和晃荡两类振荡现象。基于线性势流理论,推导了波浪斜向入射下,直墙前矩形月池辐射和绕射问题的解析解。通过分离变量法和特征函数展开法求解了速度势函数,根据边界条件来确定速度势函数中的未知系数,由速度势函数计算斜向波与矩形月池相互作用的水动力系数和波浪激励力,对它们的变化规律进行了分析讨论,研究了底部开口大小、波浪入射角度对矩形月池水动力特性的影响以及直墙远近对波浪力的影响。结果表明,月池底部开口大小对流体水平作用的影响较小,而对流体垂直作用的影响较大;波浪入射角度的变化对矩形月池横荡和横摇运动时的水动力特性有一定的影响;在一定条件下,直墙的存在会使得月池在水平方向所受到的波浪力比开敞水域中的要大。 相似文献
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浮体间距对多浮体系统水动力系数的影响 总被引：2，自引：1，他引：2
根据三维线性势流理论，采用格林函数法，对多浮体系统的水动力系数进行了数值分析。数值算例中给出了在固定波频下水动力系数与浮体间相对位置关系曲线。水动力系数的变化幅度随着浮体间距离增大而变小。随着浮体间距的变化，水动力系数极值的出现具有明显的规律，相邻的极大值(或极小值)的间距为半个波长或一个波长。 相似文献
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在一定来流条件下,张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)的立柱后缘出现周期性的交替旋涡脱落,致使立柱受到垂直于来流方向的升力和平行于来流方向的阻力作用,导致TLP产生大幅度往复运动,显著增加平台结构和系泊系统的负载。目前,关于单柱、多柱结构绕流问题的研究较多,但对于TLP绕流特性的研究较少,机理尚存不明确的地方。为研究TLP的绕流力变化情况和流场特征,开展了数值模拟分析。利用计算流体动力学数值模拟软件,基于雷诺平均(RANS)法和分离涡模拟(DES)法对TLP绕流场进行仿真分析,揭示了TLP的绕流特性。结果表明,在3种来流角度和多个折合速度Vr下,TLP绕流的流体力系数存在明显差异,升力系数时域曲线呈现脉动性。TLP的上、下游立柱间存在明显的相互作用,影响了旋涡的形成与发展。TLP的旋涡脱落大多集中在平台固有频率附近,且在Vr=7,来流角度为0°时,升力系数频谱峰值最大,旋涡脱落集中。 相似文献
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基于势流理论,对半圆型开孔潜堤在波浪作用下的水动力特性进行解析研究。利用多极子展开法和分离变量法,在极坐标系下建立半圆型开孔潜堤内外流场的速度势表达式,通过迭代匹配求解开孔板处的非线性压力损失边界条件,确定速度势表示式中的展开系数,计算反射系数、透射系数、波浪力等水动力参数。将水动力参数的解析计算结果与分区边界元法的数值计算结果进行对比,符合良好。通过算例分析,明确了潜堤半径、开孔率等对反射系数,透射系数和波浪力的影响规律。研究结果可为半圆型防波堤的工程设计提供有效指导。 相似文献
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本文给出有限水深二维物体二阶绕射势在外域中的解析表达式，从而准确满足二阶绕射势的辐射条件。二阶绕射势在内域自由表面上的边界条件则由一阶势的数值微分求得。然后对内域用简单Ｇｒｅｅｎ函数法求得二阶绕射势。本文对二维浮体和潜体在不同水深和潜深情况下的绕射问题进行了计算，求得了二阶绕射势和二阶定常及倍频波浪力。讨论了水深和潜深对波浪力的影响以及二阶绕射势对非线性波浪力的贡献 相似文献
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南印度洋绕极深层水的性质和空间分布以及南极绕极流的作用 总被引：1，自引：0，他引：1
利用世界大洋环流实验的南大洋观测温度、盐度和溶解氧资料,分析并说明了南印度洋绕极深层水的性质和空间分布特征,比较了30°E,90°E和145°E断面上温度、盐度和溶解氧的垂直分布及其异同,着重指出,在南印度洋的这3个不同经度断面上,绕极深层水和锋面的不同特征与南极绕极流越洋输运和南印度洋绕极深层水的经向运动有着密切的关系。实际上,绕极流的越洋输运是南大西洋与南印度洋之间以及南印度洋与南太平洋之间水交换的主要动力因素,对形成绕极深层水的物理性质的空间分布有着重要的作用。 相似文献
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本文研究了垂直圆柱体在稳定流与不规则波共同作用下的受力问题,给出了适用于这一流场下KC数的定义.本文利用Morison方程分析桩柱在不规则波和流共存场中受力的计算,给出了速度力系数Cd、惯性力系数Cm及横向力系数(CL)max及(CL)1/3随KC数的变化情况.本文还探讨了波流联合作用下横向力与合力特征值和正向力特征值的关系. 相似文献
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作用于小尺度方柱上的正向波浪力 总被引：1，自引：0，他引：1
基于扩展的Morison方程和实验研究,深入分析了方柱在波浪(规则波及随机波)与水流场中的正向力受力特性,并对其水动力系数Cd及Cm随KC数和方柱迎浪方向变化的关系进行了详细的探讨,有关成果对工程实际有参考价值。 相似文献
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实验研究了双桩并列和串列时不规则波浪作用于各桩上的横向力(同步测定了正向力);分析研究了横向力的时域特性和频域特性,给出了各桩的升力系数和横向力群桩系数随相对桩距和KC数的变化规律,还探讨了横向力和正向力的合力与正向力之比以及合力系数的变化规律。 相似文献
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波浪力是作用在海洋建筑物上的最重要动力载荷之一.目前,无流影响的线性波浪理论已得到了很大的发展,然而,由于在大多数海洋工程实际问题中,波、流是同时存在的,因此,研究定常流对水波绕射影响的问题在海洋工程中具有明显的工程实际意义. 相似文献
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本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条件下水动力系数的变化规律;归纳了当前水动力系数的求解方法;介绍了在水动力系数的物模实验、数值仿真以及实验数据处理方法上的研究进展,并提出了相关研究的建议。 相似文献
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在时域内建立了单锚腿系泊系统在风、浪、流联合作用下动力响应的计算方法。在分析波浪荷载时，使用了设计波法和非线性Stokes五阶波，并由经验公式求出了船舶的风、流荷载作用力。系统的动力初始条件由准静态方法求得。由静态方法得到系泊力后，使用了四阶Runge-Kutta方法求解船舶的运动时历，并作为立管和浮筒动力计算的边界条件。由二维梁柱单元和集中质量法构建了立管和浮简的数学模型，立管的运动方程用Wilson-θ法求解。模拟计算结果和试验结果进行了比较，吻合得较好,表明本方法能够用于计算单锚腿系泊系统的动力响应。 相似文献
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方形网箱水平波浪力的迭加计算和实验验证 总被引：4，自引：3，他引：4
采用小直径圆柱体绕流理论和网渔具理论为基础的经验水动力计算法，分别考虑网箱框架是刚性体、网衣和绳索是柔性体的特征，结合正弦波理论对方形网箱及其构件受到的水平波浪力特性进行了分析研究，理论给出了波浪力迭加计算法，并把计算结果与小尺度的网箱水槽实验进行对比验证。结果表明，计算数值与试验数据较接近，平均误差率在15％以内。网箱水平波浪力呈周期性、不对称变化，在波浪周期小于0.72s时，主要以框架的波浪力为主，反之以网衣的为主。在波长为0.8m、周期为0.72s、水深为0.7m、波高为68.3mm情形下，计算结果显示网箱的框架尺寸和形状及其系泊、布局的选择应根据实际海况而定，网箱高度可适当增加，当设置水层下降深度相对于网箱高度比率为20％-40％，时，波浪力峰值下降相对率达68.03％-88.20％，表明可以较大程度地降低其波浪力。 相似文献
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不同干结构模型对箱式超大型浮体结构水弹性响应的影响 总被引：1，自引：7，他引：1
三维线性水弹性力学利用结构在真空中弹性振型的正交性 ,对结构振动进行模态分析 ,用弹性体三维势流理论计算结构的水动力系数。因此 ,结构的干模态计算是十分重要的。应用三维线性水弹性理论研究箱式超大型浮体结构在波浪中的动力响应时 ,分别采用梁模型和三维空间有限元模型计算结构的干模态 ,并且采用同样的水动力模型 (弹性体三维势流理论 )研究了不同干结构模型对结构水弹性响应的影响 相似文献
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在频域中分别使用Rankine面元法和去奇点Rankine面元法（desingularized-Rankine panel method，简称DRPM）快速求解有航速船舶耐波性问题。使用两种不同的线性化方式：叠模流线性化法（double-body flow，简称DB）和均匀流线性化方法（Neumann-Kelvin，简称NK）计算了Wigley I、Wigley III和S175在有航速时船舶的水动力系数、波浪激励力和运动响应。两种线性化方法的计算结果与试验结果进行了比较，研究表明：使用Rankine面元法和去奇点Rankine面元法计算的结果相差不大，且与NK法相比使用DB法计算的结果和试验值更吻合，尤其是非对角线上交叉耦合水动力系数A35,B35,A53,B53的计算结果。运动响应对于边界条件线性化方式比较敏感，尤其是垂荡运动，在船共振频率附近，运动受到的影响最明显。 相似文献