不等直径串列双圆柱体绕流的数值研究

刘洪超

中国海洋大学

摘要：

近年来，陆地石油、天然气资源日益枯竭，油气开发不断走向深海，因此对海洋结构装置如海洋平台、立管等提出了更高的安全要求。在海洋油气工程中，从技术和经济角度考虑，在管线铺设中往往采用直径不等的多柱体系统，而目前关于直径不等的多柱体系统静止绕流及涡激振动问题的研究还不多，本文采用数值模拟的方法对不等直径串列双圆柱体的静止绕流问题进行研究。　　论文总结了国内外多柱体静止绕流的研究现状，并分析了不等直径双圆柱体绕流存在的一些问题。本文利用Fluent模拟了不同间距比G/D和直径比d/D情况下的圆柱绕流现象。模拟采用的G/D分别为0.2、0.4、0.8、1、1.5、2.0、3.0、6.0，d/D为0.2、0.4、0.6、0.8，Re为200。数值模拟结果主要包括尾迹流场的速度分布，尾迹流场的流线、涡量分布，升力、阻力系数和涡脱落频率等。　　本文根据模拟结果分析了G/D和d/D对圆柱体的涡脱落形态，大、小柱体的升力、阻力系数和涡脱落频率的影响。结果表明涡脱落形态形态随着G/D和d/D的变化呈现不同的形式，在G/D小于临界间距比时呈现单一涡脱落形态，在G/D大于临界间距比时，呈现双旋涡脱落形态；临界间距比随着d/D增大而增大。在临界间距比附近大、小柱体的升力和阻力系数值及涡脱落频率变化较大；在同一间距比和直径比下大、小柱体具有相同的涡脱落频率f，但f随着d/D的增大而减小；同一间距和直径比情况下尾流形态随着Re的变化而呈现不同的形式。

关键词：直径不等双圆柱体;静止绕流;阻力系数;数值模拟;管线铺设;海洋油气工程

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：港口、海岸及近海工程

导师姓名：于定勇

学位年度：2012

语种：中文

分类号：TE973.92

页数：64

在线出版日期：2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）