目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 離散渦方法 1
1.2 雙圓柱繞流 5
1.3 立管渦激振動(dòng) 7
參考文獻(xiàn) 13
第2章 離散渦方法 20
2.1 引言 20
2.2 離散渦方法基礎(chǔ) 20
2.2.1 控制方程 20
2.2.2 二維無黏性離散渦法 21
2.2.3 有黏性離散渦法 22
2.2.4 邊界條件 23
2.2.5 Biot-Savart公式推導(dǎo) 23
2.3 離散渦方法的數(shù)值實(shí)現(xiàn) 26
2.3.1 物面和剪切層的離散 26
2.3.2 新生渦的產(chǎn)生 26
2.3.3 渦元的對(duì)流和擴(kuò)散 28
2.3.4 渦的融合 28
2.3.5 作用在柱體上的力 29
2.3.6 柱體內(nèi)部渦元處理方案 30
2.4 離散渦法存在的缺陷 31
2.5 小結(jié) 32
參考文獻(xiàn) 33
第3章 IVCBC渦方法 34
3.1 引言 34
3.2 離散渦法的改進(jìn) 34
3.2.1 柱體內(nèi)部渦元處理方案的缺陷 34
3.2.2 邊界渦處理的新方案 34
3.2.3 IVCBC渦方法的計(jì)算流程 37
3.3 方法驗(yàn)證 38
3.3.1 收斂性驗(yàn)證 38
3.3.2 表面壓力系數(shù) 41
3.3.3 表面脈動(dòng)壓力系數(shù) 42
3.3.4 雷諾應(yīng)力 44
3.3.5 升力系數(shù)和阻力系數(shù) 45
3.3.6 尾流模型 46
3.4 小結(jié) 49
參考文獻(xiàn) 49
第4章 基于高雷諾數(shù)的并聯(lián)雙圓柱繞流研究 51
4.1 引言 51
4.2 雙圓柱繞流數(shù)模型和點(diǎn)渦進(jìn)入柱體內(nèi)的處理方法 51
4.2.1 數(shù)值模型 51
4.2.2 雙圓柱的保角變換 53
4.2.3 雙圓柱內(nèi)部點(diǎn)渦處理的新方案 56
4.2.4 方法的驗(yàn)證 57
4.3 寬尾流和窄尾流的區(qū)別方法 58
4.4 并聯(lián)雙圓柱的繞流特征 70
4.4.1 尾流模式 70
4.4.2 平均表面壓力系數(shù) 75
4.4.3 脈動(dòng)表面壓力系數(shù) 77
4.4.4 升力系數(shù)和阻力系數(shù) 78
4.4.5 脈動(dòng)升力系數(shù)和脈動(dòng)阻力系數(shù) 80
4.4.6 Strouhal數(shù)和中間頻率 81
4.5 小結(jié) 83
參考文獻(xiàn) 84
第5章 高雷諾數(shù)的串聯(lián)雙圓柱繞流研究 85
5.1 引言 85
5.2 數(shù)值模型 85
5.3 數(shù)值結(jié)果與討論 85
5.3.1 渦量分布 86
5.3.2 壓力分布 91
5.3.3 脈動(dòng)表面壓力分布 93
5.3.4 阻力系數(shù)和升力系數(shù) 97
5.3.5 Strouhal數(shù) 99
5.4 小結(jié) 100
參考文獻(xiàn) 101
第6章 立管大撓度計(jì)算模型和靜平衡分析 102
6.1 引言 102
6.2 有限體積法 102
6.3 立管的有限體積法模型 103
6.3.1 立管的離散和基本假定 104
6.3.2 控制體應(yīng)變能與動(dòng)能 105
6.3.3 振動(dòng)控制方程 106
6.3.4 內(nèi)力矢量 107
6.3.5 切線剛度陣 108
6.3.6 單元的邊界處理 110
6.4 立管的靜力平衡 111
6.4.1 靜力平衡的控制方程 111
6.4.2 收斂準(zhǔn)則 112
6.4.3 迭代求解步驟 112
6.5 靜力平衡分析 113
6.5.1 有限體積數(shù)對(duì)計(jì)算精度的影響 114
6.5.2 不同來流速度下靜力平衡位置 114
6.6 小結(jié) 115
參考文獻(xiàn) 116
第7章 深海單立管渦激振動(dòng)特性 117
7.1 引言 117
7.2 立管三維數(shù)值計(jì)算模型 117
7.2.1 立管的振動(dòng)分析 117
7.2.2 逐步積分法 117
7.2.3 計(jì)算步驟 120
7.3 單立管的數(shù)值算法的驗(yàn)證 121
7.3.1 IVCBC渦方法的驗(yàn)證 121
7.3.2 三維模型的驗(yàn)證 123
7.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果 124
7.4.1 立管耦合的尾流特征 124
7.4.2 泄渦的頻域分析 126
7.4.3 振動(dòng)頻域分析 128
7.4.4 振動(dòng)模態(tài) 130
7.4.5 升、阻力系數(shù) 131
7.4.6 立管的振型 137
7.5 小結(jié) 141
參考文獻(xiàn) 142
第8章 雙立管的渦激振動(dòng)初探 143
8.1 引言 143
8.2 雙立管三維數(shù)值計(jì)算模型 143
8.3 計(jì)算步驟 144
8.4 間距固定的并聯(lián)雙立管的自由振動(dòng) 145
8.4.1 立管的振型 145
8.4.2 尾流模型 151
8.4.3 升力系數(shù)和功率譜特征 153
8.5 小結(jié) 155
參考文獻(xiàn) 155
附錄A Newton-Raphson方法 156
附錄B 主要符號(hào)表 158