带分隔板的海洋立管尾流场数值研究-论文.pdf

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1、第18卷第7期船舶力学Vo1．18No．72014年7月JournalofShipMechanicsJu1．2014文章编号：1007—7294(2014)07—0746—08带分隔板的海洋立管尾流场数值研究朱仁庆，郑婷婷，李紫晖(江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003)摘要：处于波浪和洋流中的立管两侧不断产生周期性的漩涡脱落，其诱发的涡激振动已经成为引起结构疲劳损伤的主要因素。在海洋立管尾迹区加装分隔板之后，通过阻碍上下剪切层动量交换，从而可有效抑制立管涡激振动现象。文章采用大涡模拟(LES)方法，对亚临界雷诺数流

2、动状态Re=3900下的光滑立管以及加装分隔板长度分别为0．5～3．0倍立管直径的立管进行三维数值模拟，研究各种工况下近尾流场结构、立管升、阻力系数和泄涡发放频率的变化特征，观测其尾涡发放特点。结果表明：加装分隔板可有效抑制涡激振动，阻力系数及对应流向振动幅度均有下降。当分隔板长度为1．5倍立管直径时，漩涡发放频率大大减小，尾涡脱落位置延后，作用在结构上的平均阻力系数减小20％，达到了抑制立管涡激振动的最优效果。关键词：涡激振动；分隔板；大涡模拟中图分类号：0328文献标识码：Adoi：10．3969~．issn．1007—729

3、4．2014．07．002NumericalsimulationonthewakefieldofmarineriserfittedwithasplitterplateZHURen-qing,ZHENGTing-ting,L1Z一hui(SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineering，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，China)Abstract：Risersinwavesandcurrentsoneithersi

4、desuferfromaconstantperiodicvo~exshedding，induc—ingvortex—inducedvibrationwhichhasbecomeamajorfactorthatcausethestructuralfatiguedamage．How—ever，addingasplitterplatealongthewakecenterlinedownstreamoftheblufbodiesisaneffectivepassivemeansofcontrollingfullydevelopedvort

5、exshedding．Thisphenomenoniscausedbyinterferingwiththeup—perandlowershearlayermomentumexchange．Inthispaper，workcontributesforapreciseReynoldsBum—berthatleadstoasubcriticalflowregimeatReynoldsnumberRe=3900．Here，theunsteadyflowisin—vestigatednumericallywithlargeeddysimul

6、ation．SimulationsaredonerespectivelyforbareriserandthoseattachedtosplitterplateinsixdifferentgapsfL／D=0．5～3．OD)．Resultsindicatethatbyaddingsplitterplates，vortexsheddingformedinthewakeissuppressedandtheoscillatingamplitudeofthedragcoeffi—cientdecreases．Especially，whent

7、heplatelengthis1．5timesofriserdiameter，vortexsheddingfrequencysignificantlydecreases．Vortexcoremovestowardstheleadingedgeoftheplate．Moreover，themeandrageoefficientiSreducedby20％．reachingaoptimaleffectininhibitionofvortex—inducedvibrationofriser．Keywords：vortex-induced

8、vibration；splitterplate；LES收稿日期：2014—02—19基金项目：国家自然科学基金资助项目(51179077)；江苏省高校优势学科建设工程资助项目作者简介：朱仁庆(1965一)，男，博士，江苏科技大学教授，E-mail：