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随着海上风能的开发向深水发展，支撑风机的载体平台越来越受到关注。在经济性与安全性、稳定性的多重要求下，张力腿平台（TLP）在海洋风能资源的开发中体现出了重要地位。采用基于开源平台OpenFOAM开发的计算流体动力学（CFD）水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU对一座处于中等水深下的风机基础水下TLP（STLP）的运动响应进行了数值模拟与研究。文中使用弹簧锚链模型模拟STLP的垂向系泊锁链系统，模拟该平台在不同波浪环境下的运动响应情况。首先将STLP单自由度自由衰减CFD模拟结果与已有全耦合时域分析结果进行对比，验证了naoe-FOAM-SJTU求解器及使用弹簧模型模拟STLP系泊系统的准确性与可靠性。随后在考虑非线性波浪载荷的情况下研究极端海况下与一般作业海况下STLP的运动响应情况，计算工况中的风机基础所受弯矩及锚链受力情况，并详细展示流场、速度场信息，分析高阶波浪成分、不同海况等条件对于STLP运动性能的影响。研究结果表明，TLP在中等水深中具有良好的运动性能，naoe-FOAM-SJTU求解器可以有效模拟水中生产平台在波浪环境下的水动力问题，并可以对整个流场进行可视化展示与分析。 相似文献
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用ＯｐｅｎＦＯＡＭ 实现数值水池造波和消波 总被引：2，自引：2，他引：0
基于OpenFOAM求解器interDyMFoam,开发实现数值水池造波(包括推板和摇板造波)和阻尼消波。所编写的造波边界条件,可依据实验造波理论将各种造波模式植入其中,从而实现各种波的数值造波。首先进行了线性波的数值造波实验,通过结合阻尼消波段的应用,造波水池可提供稳定的线性波。还进行了瞬时极限波和有限振幅的数值造波实验,与实验数据或同类数值结果吻合很好,进一步验证了的数值造波和消波方式的可靠性。 相似文献
3.
当流体流经单柱式结构物时,由于流体黏性和逆压梯度的存在,会产生非定常的升力、阻力和涡旋脱落,即涡激运动现象,对一座Truss Spar平台的硬舱部分附加长度为1.0D(D为硬舱直径)的刚性来流侧分隔板,基于开源平台OpenFOAM,采用基于剪切应力运输的延迟分离涡模拟(SST-DDES)方法,在不可压缩黏性流场中,对其进行三维数值模拟,以研究在不同流速下,来流侧分隔板对Spar平台涡激运动特性和运动响应的影响。结果表明：在较高流速下,横荡周期减小22.21%,横荡最大幅值减小81.3%。说明在较高流速下,附加分隔板有助于减少Spar平台的运动响应幅值。 相似文献
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深海柔性立管涡激振动问题广受关注,其中多立管涡激振动较传统单立管涡激振动更为复杂。使用基于Open FOAM自主开发的深海柔性立管流固耦合求解器viv-FOAM-SJTU,对阶梯流中串列双立管涡激振动展开研究。首先针对阶梯流中串列双立管模型试验工况开展验证计算,下游立管的位移响应以及频率响应与试验结果基本吻合;而后改变立管浸没长度,分别选取浸没长度为0.4L(工况1)、0.55L(工况2)以及0.7L(工况3)的三种工况进行数值计算,其中L为立管长度。数值结果表明:3种浸没长度下,上下游立管的横流向振动均为一阶模态,且工况2和工况3中上下游立管的横流向位移均方根均大于工况1;上下游立管的顺流向主振模态在工况2和工况3中均为二阶,而在工况1中为一阶,且下游立管在工况2和工况3中的顺流向振动均表现出明显的多模态振动特性。 相似文献
5.
浮筒被广泛应用在海洋工程中,研究浮筒的涡激运动对于减少其对海洋平台构件的疲劳损坏具有指导意义。传统的动网格方法在处理浮筒转动运动时会因网格变形过大导致计算不收敛,采用了重叠网格方法以解决这一问题。数值试验采用了基于开源工具包Open FOAM自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器。分别进行了自由衰减数值试验和涡激运动数值试验。研究表明,随着折合速度的增加,浮筒的顺流向、横流向、垂荡和艏摇运动频率增加,且顺流向与垂荡频率相近,横流向与艏摇频率相近;其次,根据涡量场分布,表明浮筒前一时刻的泻涡会影响到浮筒之后时刻的周向涡量分布;最后,研究发现自由端对于浮筒尾流场泻涡有着显著影响,为将来探究减少浮筒涡激运动的方法提供指导。 相似文献
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由于前后桨的相互干扰,对转桨的推力和扭矩呈现非常明显的非定常特点。一些主要的设计参数,如前后桨叶数比、推力比以及桨盘面间距对对转桨的水动力性能皆有一定的影响。分别对它们进行系统的研究有助于减弱对转桨的不利干扰,最大程度地回收周向动能。本文采用CFD方法首先分析了叶数比的影响,推力和扭矩的预报结果与试验值吻合良好,结果显示,叶数比为4∶5的对转桨拥有较好的稳定性。另外,对转桨的效率比等效单桨高8.73%~10.2%左右。最后研究了前后桨不同间距和不同推力比的影响,结果显示,增加前后桨的间距可以有效减小前后桨的不利干扰,但是在一定间距内或者推力比在1附近,对转桨水动力均值变化影响不大。 相似文献
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利用基于开源平台Open FOAM自主开发的船舶与海洋工程水动力性能求解器naoe-FOAM-SJTU,数值模拟了近岛礁环境下规则波的演化特性以及带有系泊系统的浮式平台在相应波浪作用下的水动力性能。对于平台的水动力性能的研究发现,仿真结果与试验结果在平台自由衰减运动固有周期及RAO(response amplitude operator)方面吻合良好。对于波浪在近岛礁地形下的演化现象的研究,分析了波浪演化不对称性特性的成因,并分别给出了不同参数下波浪在地形上爬升时演化的具体特性,对于波高变化及波浪演化的频率成分进行量化的探究。研究发现,波浪周期越大,波高变化越明显,演化的非线性现象越明显,且波浪随着传播距离的增大演化出的阶数也在增大。 相似文献
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Simulation of solitary wave run-up on a vertical circular cylinder is carried out in a viscous numerical wave tank developed based on the open source codes Open FOAM. An incompressible two-phase flow solver naoe-FOAM-SJTU is used to solve the Reynolds-Averaged Navier–Stokes(RANS) equations with the SST k ?? turbulence model. The PISO algorithm is utilized for the pressure-velocity coupling. The air-water interface is captured via Volume of Fluid(VOF) technique. The present numerical model is validated by simulating the solitary wave run-up and reflected against a vertical wall, and solitary wave run-up on a vertical circular cylinder. Comparisons between numerical results and available experimental data show satisfactory agreement. Furthermore, simulations are carried out to study the solitary wave run-up on the cylinder with different incident wave height H and different cylinder radius a. The relationships of the wave run-up height with the incident wave height H, cylinder radius a are analyzed. The evolutions of the scattering free surface and vortex shedding are also presented to give a better understanding of the process of nonlinear wave-cylinder interaction. 相似文献
9.
基于PETSc FEM开源代码,采用分步有限元算法和区域分解法,并行计算了不同雷诺数下的三维顶板斜向驱动方腔流问题。计算结果表明,当顶板沿其对角线方向运动时,流体与下游侧壁发生斜向碰撞后在下游对角处汇聚并形成射流,该射流在与底面、上游侧壁碰撞后形成较为复杂的涡流结构。雷诺数大小对三维顶板斜向驱动方腔流的涡流场结构形态具有重要影响。并行性能分析表明区域分解法能有效地提高三维粘性方腔流的计算速度。 相似文献
10.
针对渤海湾某风电场的海上固定式风机支撑结构,采用适用于大直径单桩结构的PSI曲线模拟桩土相互作用,并采用SACS软件建立支撑结构的动力分析模型。首先对支撑结构进行模态分析;其次考虑海冰结构的随机振动作用模式,根据适用于渤海湾的随机冰力谱构造随机冰载荷时程曲线,基于半耦合的时域方法,采用SACS软件对支撑结构进行冰激振动分析,输出塔筒顶部加速度、单桩基底剪力及倾覆力矩等响应参数的时程曲线和响应功率谱;最后针对冰厚、冰速和海冰强度等海冰参数对支撑结构的冰激振动进行敏感性分析。研究结果表明,在随机振动模式下,冰载荷及结构动力响应对冰厚和海冰强度较为敏感,在进行冰激振动分析时应合理确定冰厚和海冰强度等参数。 相似文献