海洋平台圆柱桩脚周围的局部冲刷研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文海洋平台圆柱桩脚周围的局部冲刷研究姓名：黄莹申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：严仁军20060401武汉理工大学硕士学位论文摘要当圆柱桩脚置于流场中时，它的存在将改变其附近的流动情况，这种改变将产生一系列的现象：水流的分离，柱前马蹄涡和柱后尾涡的形成。这些改变将会使柱周围的泥沙打破原来的平衡状态，开始运动，导致局部冲刷。这种冲刷将影响平台的稳定性，极大地威胁了平台的安全工作。本文将主要对平台圆柱桩脚周围的局部冲刷机理进行研究探讨，运用有限元软件ANsYscFx对柱周围的流场进行了模拟，提出了今后研究的方向。本文的主要工作及研究成

2、果是：(1)在总结了前人的研究资料的基础上，针对在不同的条件下，引起圆柱周围局部冲刷主要原因的不同，分别叙述了在波浪作用下和波流共同作用下的圆柱周围的冲刷机理，并比较和探讨了现有的研究方法和存在的冲深公式，分析影响坑深的各因素，为接下来的工作打好理论基础。(2)冲刷坑深度是局部冲刷问题的关键。小直径周围的冲深公式研究已经很成熟，而大直径周围的冲深研究相对比较少，本文总结了不同直径范围内大直径圆柱周围的冲深公式，运用JA、，A程序对它们进行可视化编程，使大直径圆柱周围冲深求解变得智能化。(3)运用有限元软件ANSYSCFX对圆柱周围的流场进行了模拟，利用cFx的前处理模块IcE

3、McFD独特的采用映射技术的六面体网格划分功能，生成光滑的贴体网格。从模拟出来的流场分布可以清晰地看到圆柱周围速度的分布、压力的分布及漩涡的出现。并对ANSYSCFX提供的多相流算法进行了探讨，为后续的研究提出了前进的方向。(4)考虑到局部冲刷对平台的危害很大，本文提到几种有效的平台冲刷防护的方法，这些方法也曾被运用到实际工程中，起到了良好的效果。关键词：海洋平台，局部冲刷，泥沙运动，ANSYSCFx，IcEMcFD，多相流武汉理工大学硕士学位论文AbstractWhenacolumnstandsinttlenow'thepresenceofitwillchallgethes

4、tateofflowinitsneighborhood，resultinginthefollowingphenomena：thecontractionoftheflow，theformationofahorseshoeVortexinfrontofthepileandlee—wakevonicesbehinditandsoon．ThesechallgeswiIlbreaktheoriginalbalancestateofsediment，whichstartintoexcitingmoVement，1eadingtolocalscoutThescourwillinnuence

5、theSteadyoftheoffshoreplatfb衄，也reateningthesafetyoftheplatform．TheteXt惭llmakeresearcharound10calscourofcol啪nfeetofplatform，makenumericaIsimulationofthenowfieldneart11ec01啪nwhichisupagainstlocalscourbyuseofthefiniteelementsoRware，pointingoutthedircctionoffutureresearch．Themajorresearchworkan

6、dharVestasf0110ws：(1)A＆ers唧m“zingaIldconsulting10tsofp印ersandresearchesexistingcufremly，accordingtobeindi位remwavealldcllrrentssurroundings，t王lema血causewhicharouseslocalscourisdi疵rem，thep叩erdepicts也emechanjsmofscollrarou工ldcolu眦indi岱：rentconditions，comparesa11ddiscussesmeresearchmethodsandd印

7、thfbHnulaeexistingrecentIy，andanalyseskindsoffhctorsmatinnuencedepthofscourhole，proVidingafirmt11eoreticb踮etothecontinuingresearch．(2)Thedep山ofscollrholeist11ekeypoimofmepmblemsofscour，wllichiswaitingtoberes01Ved．Thedepthformulaeofsmalldiameterpilehavebe