渦激
- 基于主動吸氣控制的雙幅鋼箱梁渦激振動數(shù)值模擬研究
形,易引起主梁的渦激振動現(xiàn)象。此外,為提高橋梁的通行能力,國內(nèi)外越來越多的平行雙幅橋已投入建設運營。不同于單幅橋梁,雙幅橋梁的上、下游幅之間存在一定的“氣動干擾效應”,致使渦激振動響應被放大[1-2]。因此,有必要開展雙幅鋼箱梁橋渦激振動機理及控制研究。針對大跨度橋梁的風致振動問題,在已有的研究中提出了機械控制措施和流動控制措施。機械控制措施包括主動控制和被動控制兩種。被動控制無需外部能量,常用的被動控制方法有調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(tuned mass damp
振動與沖擊 2023年19期2023-10-18
- 深海立管順流與橫流耦合渦激振動中的內(nèi)流效應分析
解決的首要命題。渦激振動(vortex induced vibration, VIV)是立管疲勞失效的主要因素,嚴重影響立管壽命[1],實現(xiàn)渦激響應準確預報具有重要的工程意義。海洋立管的渦激振動已經(jīng)得到廣泛研究,但還有諸多問題需要進一步解決。例如,通過試驗發(fā)現(xiàn)柔性立管在均勻流、振蕩流等流型中展現(xiàn)不同渦激響應[2-4]。為解決計算流體力學(computational fluid dynamics, CFD)方法計算量大[5]、尾流振子模型的經(jīng)驗參數(shù)選擇困難[
振動與沖擊 2023年19期2023-10-18
- 懸垂立管波致疲勞與流致渦激振動疲勞特性研究
為波致疲勞損傷與渦激振動(vortex induced vibration,VIV)疲勞損傷:波致疲勞損傷是立管在波浪載荷以及頂部連接平臺運動的作用下產(chǎn)生的;渦激振動疲勞損傷則是在來流作用下,立管兩側形成交替泄渦誘發(fā)的渦激振動導致的。國內(nèi)外已有大量學者對常見立管形式的疲勞特性進行了研究。在波致疲勞方面,Sheehan等[3]對比了統(tǒng)計分析與確定性分析兩種疲勞損傷分析方法在柔性立管上的應用,并證明了確定性分析方法的有效性;朱東華[4]采用有限元頻域計算方法研
振動與沖擊 2023年18期2023-10-10
- 大跨徑懸索橋渦激共振試驗研究
常遇風速下易發(fā)生渦激共振現(xiàn)象，振動幅度較小不易察覺，僅在特殊條件下會產(chǎn)生較大振幅，引起橋梁結構疲勞等問題，同時會影響行車體驗感、舒適性，易誘發(fā)交通安全事故。因此，通過多階渦激共振振幅相等的氣彈模型風洞試驗以及多階渦激共振振幅實橋驗證，總結出大跨度懸索橋渦激共振的規(guī)律,可以有效指導今后超大跨度橋梁的抗風設計，提高橋梁的使用舒適性及安全性。1 懸索橋的多階模態(tài)渦激共振問題1.1 渦激共振概念眾所周知，當氣流流經(jīng)鈍體斷面時，在斷面兩側就會出現(xiàn)交替脫落的漩渦，交替
四川水泥 2023年9期2023-09-22
- 風電機組渦激振動的原因及抑制研究
塔需要克服共振與渦激的影響。1 塔筒渦激振動原理渦激振動即流體流經(jīng)非流線型物體時,在物體兩側產(chǎn)生交替脫落其表面的旋渦,旋渦在物體表面產(chǎn)生的脈動壓力與物體的彈性形變發(fā)生耦合振動,從而產(chǎn)生渦激振動。對于風電機組的渦激振動而言,風流經(jīng)圓柱形塔筒,流動從層流變到湍流,隨著雷諾系數(shù)的增加,風在塔筒表面出現(xiàn)旋渦脫落,形成旋渦,旋渦在塔筒的兩側產(chǎn)生周期性的渦激載荷。渦激載荷引起塔筒發(fā)生額外的應力和形變,在塔筒上產(chǎn)生周期性的振動響應,即塔筒渦激振動。在風力發(fā)電研究中將塔筒
現(xiàn)代機械 2023年6期2023-02-02
- 寬高比13.57的寬幅半封閉箱梁的渦激振動特性
構進而弱化主梁的渦激振動性能［2-4］，并成為該類斷面形式主梁面臨的共性問題。近年來西堠門大橋、虎門大橋、鸚鵡洲大橋、日本東京灣跨海大橋等發(fā)生的渦激振動事件影響較大［5-6］，大跨橋梁的渦激振動性能引起諸多學者的關注。表1 部分半封閉箱梁橋梁列表Table 1 Some Bridges of semi-closed girder孟曉亮等［7］對比了封閉和半封閉鋼箱梁的渦振特性，認為風嘴角度可以改善橋梁的渦振性能，原因是風嘴角度變化引起了橋梁斷面外部繞流的變
西南科技大學學報 2022年4期2023-01-06
- 張力腿平臺渦激運動模型試驗與數(shù)值分析
疲勞損傷。浮體的渦激運動與張力腿和立管渦激振動互相影響，平臺的動力響應是兩者的疊加。針對渦激運動的研究方法主要有數(shù)值模擬和模型試驗。數(shù)值模擬基于黏性流體力學理論，采用數(shù)值計算的方法計算浮式平臺的渦激運動響應[1]，Chen和Chen[2]、 GU等[3]和LIU等[4]采用數(shù)值模擬方法研究深吃水半潛式平臺的渦激運動響應,確定了鎖頻條件。趙偉文和萬德成[5]采用自主開發(fā)計算流體動力學(CFD)求解器模擬了深吃水對柱式半潛平臺渦激運動響應，模擬結果表明，在折合
海洋工程 2022年6期2022-12-15
- 深水水下井口渦激疲勞精細化評估*
管-水下井口發(fā)生渦激振動，長時間的渦激振動會導致水下井口產(chǎn)生渦激疲勞損傷，甚至發(fā)生渦激疲勞失效[4]。如1983年，西設得蘭海域的D534鉆井船由于隔水管渦激振動導致井口破壞，僅用29 d[5]。因此，開展水下井口渦激疲勞評估對水下井口疲勞設計、分析與壽命管理具有重要意義。國內(nèi)外對隔水管-水下井口系統(tǒng)的渦激疲勞損傷已經(jīng)有了深入研究，M.A.TOGNARELLI等[6-7]基于實測數(shù)據(jù)和SHEAR7軟件預測數(shù)據(jù)建立了渦激振動發(fā)生概率模型。SHEN C.L.等
石油機械 2022年8期2022-09-14
- 基于CFD 流線型橋梁斷面二維渦激振動分析
026）0 引言渦激振動是由風荷載作用在橋梁斷面氣流分離出旋渦及脫落產(chǎn)生，當旋渦脫落頻率與橋梁自振頻率相等時易產(chǎn)生渦激共振現(xiàn)象.流線型箱梁具有較好的抗顫抖振功能，但是大跨度的流線型箱梁在較低風速下易產(chǎn)生渦激共振現(xiàn)象[1].渦激共振現(xiàn)象雖然不會像顫振和馳振那樣對橋梁產(chǎn)生動力失穩(wěn)破壞，但是由于渦激振動發(fā)生的風速低，頻率高，長時間的渦激共振現(xiàn)象會造成橋梁構件疲勞損壞，影響行車舒適性和行車安全[2].近幾年國內(nèi)外橋梁渦激振動現(xiàn)象并不少見.如英國Kessock 大橋
遼寧工程技術大學學報（自然科學版） 2022年2期2022-07-01
- 海底電纜渦激振動流固耦合有限元建模分析
流反復沖刷會產(chǎn)生渦激振動，導致磨損、疲勞等現(xiàn)象，致使纜體產(chǎn)生機械損傷，影響正常工作。如果能分析海底電纜的渦激振動特性，利用分布式光纖傳感技術對其進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并進行處置，就能有效的防止事故的發(fā)生[4-7]。目前，國內(nèi)外學者對渦激振動的研究主要集中在海洋隔水管、輸油管道等。文獻[8]利用尾流振子模型和多體系統(tǒng)傳遞矩陣預測海洋熱塑性增強管振動特性和渦激振動響應的動力學模型。文獻[9]基于現(xiàn)有的鋼懸鏈式立管出平面運動理論，提出了一個鋼懸鏈式立管出平面渦激振動
計算機仿真 2022年5期2022-06-14
- 扁平流線型箱梁渦激振動雷諾數(shù)效應研究
是指顫振、馳振、渦激振動和抖振等風致振動，危害非常嚴重，受到廣泛關注。渦激振動是一種發(fā)生在低風速下的常見振動，國內(nèi)外許多橋梁都曾發(fā)生過明顯的渦激振動，例如加拿大的Lion Gate橋[1]、英國的Second Severn Crossing[2]等。渦激振動雖然不會造成橋梁在短期內(nèi)垮塌，但可能導致結構的疲勞損傷，影響橋梁的正常使用，還有可能引起其他附屬構件的破壞[3]。因此，有必要對渦激振動的相關特性開展研究，以明確渦激振動的發(fā)生條件、振動規(guī)律、影響因素和
振動與沖擊 2022年4期2022-02-28
- 橫流向渦激-參激耦合振動下深水鉆井隔水管疲勞損傷預測
[1]，對隔水管渦激-參激耦合振動特性進行建模分析和疲勞損傷評估，對確保深水鉆井隔水管安全服役具有重要意義。Bishop等[2]建立了尾流振子模型，用來描述作用在流場中物體上的升力，目前Vander Pol尾流振子已成為研究渦激振動最常用的模型之一。對于深水鉆井隔水管而言，通常將其視為可變形梁模型和剛性圓柱模型來研究其渦激振動等力學特性[3-8]。國外相關學者對渦激振動研究中的難點和關鍵問題進行了大量研究[9-12]。Riveros等[13-14]基于Va
中國石油大學學報（自然科學版） 2022年6期2022-02-03
- 兆瓦級直驅(qū)風力發(fā)電機組塔筒渦激振動分析
上的振動，稱之為渦激振動(Vortex Induced Vibration)。長期的渦激振動會對塔筒靜力強度和疲勞強度產(chǎn)生影響，尤其是當外載荷的頻率與塔筒或整個風機結構的固有頻率[3]一致時，會導致共振的發(fā)生。共振震動幅度大，會造成風力發(fā)電機組結構較大的疲勞損傷，降低塔筒壽命，甚至威脅整個風力發(fā)電機組的安全[4]。國內(nèi)外主要采用流體動力學技術，使用數(shù)值模擬方法計算大氣邊界層中繞流，研究渦激振動問題。Jamal和Dalton采用LES方法計算因漩渦發(fā)放的引起
重型機械 2021年6期2021-12-24
- 剪切流場中含內(nèi)流立管橫向渦激振動特性1)
洋流的作用下發(fā)生渦激振動,則極易引起立管的疲勞破壞.因此海洋立管的渦激振動響應得到國內(nèi)外學者的持續(xù)關注,對海洋立管在外部環(huán)境荷載作用下產(chǎn)生的渦激振動的機理和響應已有大量的研究,特別是針對大長細比的柔性立管[1-3].這些研究主要運用實驗和數(shù)值模擬方法,針對均勻流和剪切流中的柔性立管,分析了渦激振動的模態(tài)、頻率以及駐波和行波響應等,為深入理解渦激振動機理和響應規(guī)律奠定了基礎[1-3].在這些研究中,一些學者關注了外部條件對立管渦激振動響應的影響規(guī)律,如來流角
力學學報 2021年7期2021-11-09
- 低雷諾數(shù)下圓柱順流向和橫流向渦激振動響應分析
振動、海洋立管的渦激振動等。目前學術界內(nèi)被認可的流致振動機理有：周期性漩渦脫落、流體彈性不穩(wěn)定、聲共振以及湍流抖振［1］。在反應堆結構中，圓柱體結構為發(fā)生流致振動的主要部件，例如在橫流作用下的蒸汽發(fā)生器傳熱棒、燃料棒等。當流體介質(zhì)以一定速度流經(jīng)圓柱結構時，會在圓柱尾部兩側交替產(chǎn)生周期性渦脫落，從而使圓柱受到周期性變化的升力，誘發(fā)圓柱結構的振動；而圓柱結構的振動又會反作用于流體，改變流體的流動狀態(tài)，從而改變尾渦模態(tài)。這種流體與結構間由于周期性漩渦脫落產(chǎn)生的相
四川輕化工大學學報(自然科學版) 2021年5期2021-11-05
- 滿管流動懸跨管道渦激振動動態(tài)響應研究
來內(nèi)流對懸跨管道渦激振動的影響成為一個研究熱點，根據(jù)Paidoussis 和Issid（1974）對這方面歷史文獻的研究[1]，早在1939 年Bourrieres 就這個課題公開發(fā)表了第一篇論文[2]，Bourrieres 推導了運動方程，并在理論上和實驗上檢驗了輸送流體懸臂管道的動力不穩(wěn)定性[3]。Housner 早在1952 便給出了穩(wěn)定內(nèi)流均勻直管的動力學方程，揭示了內(nèi)流對系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和剛度影響規(guī)律[4]。國內(nèi)郭海燕[5-7]同時考慮內(nèi)流與外流
科學技術創(chuàng)新 2021年30期2021-10-25
- 基于重疊網(wǎng)格法的斜拉索渦激振動分析
001)0 引言渦激振動是由結構尾流區(qū)漩渦脫落引起的結構周期性振動，具有強迫、自激及限幅的特點。斜拉索在流體作用下都可能發(fā)生渦激振動，從而導致結構疲勞破壞，影響結構正常使用。所以研究斜拉索渦激振動響應特性具有重要意義。Feng[1]在1968年進行風洞試驗，研究了單圓柱體渦激振動響應。隨著計算機技術的迅速發(fā)展，很多學者采用計算流體動力學(compute fluid dynamics,CFD)方法研究圓柱體渦激振動響應特性。李廣望[2]采用任意Lagrang
鄭州大學學報（理學版） 2021年3期2021-07-26
- 考慮渦泄模式的低質(zhì)量比圓柱渦激運動數(shù)值模擬
在一定流速下發(fā)生渦激振動的現(xiàn)象。為了區(qū)別，將這種長徑比比較低、漂浮于水面的剛性結構物的渦激振動現(xiàn)象稱為渦激運動。渦激運動涉及諸多科目，如流體力學、計算流體力學、振動學、結構力學和統(tǒng)計學等[1]。海洋結構物渦激運動（Vortex induced motion，VIM）這一熱點問題越來越受到深海工程技術人員和研究人員的關注，它是典型鈍體繞流中升力和拖曳力所導致的直接后果[2]。目前國際上已有一些學者對渦激運動進行了研究，其中包含對海洋平臺等結構物進行渦激運動集
艦船科學技術 2021年2期2021-04-10
- 鉆井隔水管渦激振動監(jiān)測裝置海上試驗*
作業(yè)參數(shù)的監(jiān)測。渦激振動引起的疲勞損傷和應力超標是影響深水鉆井隔水管作業(yè)的重要因素：一方面隔水管長期的渦激振動會引起隔水管結構的應力循環(huán)，產(chǎn)生疲勞損傷；另一方面頻率鎖定產(chǎn)生的渦激振動可能產(chǎn)生較大的應力值，一旦超過屈服應力，將引起隔水管結構的屈服破壞。一般在進行深水鉆井作業(yè)之前，需要針對目標海域開展鉆井隔水管系統(tǒng)設計和作業(yè)窗口設計[4]，并開展相應的渦激振動研究?，F(xiàn)有設計方法多以恒定海流剖面為環(huán)境條件，假設隔水管受到恒定海流引起的渦激振動，由于實際海流的大小
中國海上油氣 2021年1期2021-02-23
- 考慮附屬管的實尺寸鉆井隔水管系統(tǒng)渦激振動二維數(shù)值模擬研究
100028)渦激振動(vortex-induced vibration, VIV)是一種流體與固體相互作用耦合的現(xiàn)象。當流體流經(jīng)非流線型鈍體時會在鈍體后方發(fā)生分離，并產(chǎn)生交替泄放的漩渦。周期性的漩渦脫落會產(chǎn)生作用于鈍體的周期性變化的升阻力，誘發(fā)鈍體振動，即渦激振動。當渦脫頻率和振動頻率與結構的固有頻率相近時，會引發(fā)結構的大幅值振動，即共振，導致結構的疲勞損壞和結構失效，嚴重威脅生產(chǎn)生活安全。許多學者將目光投向了雙圓柱和多圓柱的渦激振動問題。Zhao等[
振動與沖擊 2021年2期2021-01-29
- 基于有限元的風電塔筒渦激振動分析
兩側產(chǎn)生周期性的渦激載荷。由于渦激載荷的存在，塔筒整體會產(chǎn)生額外的應力和形變，又由于渦激載荷是周期性變化的，因此會在塔筒上產(chǎn)生明顯的周期性振動響應，即為塔筒的渦激振動，而塔筒的振動又會反過來影響流體產(chǎn)生的旋渦。當流過塔筒表面的風速達到一定值時，風速的變化將不再影響渦街脫落的頻率，此時渦街脫落的頻率與塔筒的固有頻率一致，這種現(xiàn)象即為渦激振動的“鎖定”現(xiàn)象。若當前風速為臨界風速，且發(fā)生“鎖定”現(xiàn)象，風電塔筒將在渦激振動頻率的激勵下發(fā)生共振，從而造成塔筒的疲勞損
風能 2020年3期2020-10-16
- 海洋立管渦激振動實驗設計
能力和實踐能力。渦激振動是該課程教學的一個重點內(nèi)容，對平臺的設計而言具有重要作用，是平臺設計的必要且關鍵環(huán)節(jié)；同時該內(nèi)容也是該課程的難點內(nèi)容，比較抽象不容易理解。為了讓學生獲取直觀清晰的學習認知，激發(fā)學生對渦激振動的學習興趣，同時也圍繞著對船舶與海洋工程專業(yè)學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)目標，本文設計了海洋立管渦激振動創(chuàng)新性實驗。1 渦激振動立管所承受的海洋環(huán)境載荷主要有風、浪、流、冰和地震載荷等，其中波浪和海流是最主要的海洋載荷。一定的流速條件下，當波浪和海流流
實驗室研究與探索 2020年4期2020-07-06
- 一種新型利用渦激振蕩的發(fā)電裝置設計＊
興314000）渦激振動不僅僅發(fā)生在水體中，在開發(fā)江、河、湖、海的渦激振動能源的時候，也要向更加容易利用渦激振動的區(qū)域發(fā)展，比如摩天大樓的高空氣流，范圍更大，更加多方向化。通過實驗室的研究，利用渦激振動開發(fā)出更多的綠色能源，促進該項技術的發(fā)展，促進海洋能這種可持續(xù)、清潔的能源的開發(fā)利用，進一步促進低碳社會的發(fā)展，這對未來補充能源具有重大的意義。1 國內(nèi)外發(fā)展狀況總體來講，渦激振動原理的理論研究還在起步階段，但是這并不影響人們對該原理的利用?，F(xiàn)在已經(jīng)有許多利
科技與創(chuàng)新 2020年5期2020-03-26
- 海洋熱塑性增強管(RTP)渦激振動數(shù)值計算1)
生垂直于來流向的渦激升力,引起立管的渦激振動(vortex-induced vibration,VIV).立管渦激振動即立管尾流渦脫落的頻率與結構頻率接近時發(fā)生的自激振動,一直以來是立管結構疲勞破壞的一個主要因素[1-4],由于海流速度沿水深變化的非均勻性及流固耦合的復雜性,渦激振動長期以來是海洋工程中頗具挑戰(zhàn)性的問題之一,渦激振動的準確預報是一個巨大的難題[5].海洋熱塑性增強管(reinforced thermoplastic pipe,RTP)是一種
力學學報 2020年1期2020-02-23
- 方形棱柱渦激壓力空間相關性研究
感性增加。[1]渦激振動是橋梁風致振動的一種形式，但針對橋梁渦激振動現(xiàn)象的研究很少考慮渦激氣動力沿跨向的變化以及振幅的影響，實際上，渦脫只有在低雷諾數(shù)的范圍內(nèi)才表現(xiàn)為簡單的二維流動。Roshko[2]在研究圓柱尾流時發(fā)現(xiàn)，隨雷諾數(shù)的增大，圓柱渦脫會表現(xiàn)出越來越強的三維特性。Berger等[3]又指出在某些情況下，圓柱尾流中往往會出現(xiàn)斜渦脫，即渦管軸線與圓柱軸線間存在大約15°～20°的夾角。Williamson[4-5]在試驗中發(fā)現(xiàn)斜渦脫沿圓柱軸線方向呈現(xiàn)
振動與沖擊 2019年8期2019-06-13
- 張力腿平臺渦激運動特性的試驗研究
年來，浮式平臺的渦激振動問題主要針對Spar 平臺的大幅、低頻運動進行研究，并提出了一些有效的抑制方法[1-2]。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)半潛平臺和張力腿平臺也有可能發(fā)生大幅的渦激振動現(xiàn)象[3-5]，此類剛性浮式平臺的大幅渦激振動亦稱為渦激運動。研究發(fā)現(xiàn)[6-7]，低質(zhì)量比情況下，鎖定區(qū)范圍比高質(zhì)量比情況下鎖定區(qū)范圍更大，因此傳統(tǒng)張力腿平臺（m*＜1）與Spar 平臺和半潛平臺（m*≈1）的渦激運動特性亦不相同。Waals 等（2007）[8]對4 浮箱深吃水
船舶力學 2019年5期2019-06-04
- 低長徑比浮式圓柱渦激運動實驗研究
體在流體介質(zhì)中的渦激振動（Vortex-Induced Vibrations,VIV）現(xiàn)象進行了大量研究。物體在一定來流速度中，其尾流產(chǎn)生周期性的渦旋泄放引起結構脈動壓力，從而致使結構發(fā)生振動[1]。在海洋工程領域，研究較為廣泛的是海底管線、海洋平臺立管等極大長徑比的柔性結構渦激振動現(xiàn)象。對于Spar 平臺、Monocolumn 平臺、浮式風電基礎等漂浮于水面的立柱式結構，當海流經(jīng)過時，尾流區(qū)域同樣產(chǎn)生交替的渦旋泄放并引起獨特的運動現(xiàn)象。此外，其較低的長徑
船舶力學 2019年4期2019-05-14
- 柔塔二階渦激振動阻尼值分析
，由于塔架頻率和渦激振動的臨界風速呈線性關系，柔塔比剛塔發(fā)生渦激振動需要的風速更低，即更易發(fā)生渦激振動。本文以處在III類風能資源區(qū)的某風電場發(fā)生二階渦激振動破壞、安裝不到一年且處于非運行狀態(tài)下的140m柔塔（以下簡稱“事故柔塔”）為研究對象，推斷其發(fā)生渦激振動破壞的原因。由于缺少事故柔塔的詳細信息，本文將以頻率接近的另一臺140m柔塔為例對柔塔的二階渦激振動情況進行分析。渦激振動介紹在流體場中任何非流線型物體會在其兩側交替地產(chǎn)生脫離表面的旋渦，旋渦會對結
風能 2019年7期2019-02-10
- 基于實測數(shù)據(jù)的風電機組塔筒渦激振動特性分析
即為塔筒的橫風向渦激振動。當風速增大到一定程度時，漩渦脫落頻率將不再隨風速發(fā)生變化，而是等于塔筒的某一階固有頻率，這種現(xiàn)象即為渦激振動的“鎖定”特性，相應的風速稱為臨界風速。當渦激振動發(fā)生“鎖定”時，塔筒將發(fā)生共振，使得塔筒產(chǎn)生大幅值的振動，導致塔筒加速損傷。當前風電機組塔筒吊裝階段及海上塔筒豎直海綁運輸階段出現(xiàn)的渦激振動早已引起行業(yè)的重視，除了采取規(guī)避臨界風速施工，還提出了多種可在機組安裝階段用于抑制塔筒渦激振動的方法，例如攬風繩、臨時性擾流條、調(diào)諧質(zhì)量
風能 2018年6期2018-09-20
- 單索面大跨懸索橋渦激振動風洞試驗及其氣動優(yōu)化
用發(fā)生較大振幅的渦激振動和導致橋梁破壞的顫振。本文以南寧市某座大跨單索面懸索橋為研究對象，通過風洞試驗，研究了該橋的抗風性能。該橋主橋橋型采用單主纜懸索橋,跨度組合為45 m+410 m+45 m，橋塔為鋼混組合，主梁為鋼箱梁，如圖1所示。大橋的抗風設計取100 a重現(xiàn)期，橋面距離水面的高度為32 m，該橋主梁高度處設計基本風速為30.1 m/s。(a) 立面(b) 橋梁縱斷面(c) 橋梁橫斷面圖1 橋型布置2 主梁節(jié)段模型渦激振動試驗及氣動外形優(yōu)化2.1
四川建筑 2018年4期2018-09-14
- Spar平臺渦激運動的數(shù)值模擬
現(xiàn)象，稱為平臺的渦激運動（Vortex induced motion）。Spar平臺漩渦脫落引起的振蕩運動容易導致人員疲勞，渦激運動引起的大幅度偏移也將對錨泊系統(tǒng)的定位能力產(chǎn)生不利影響。此外，長期持續(xù)的渦激運動還將縮短錨泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)的疲勞壽命。因此，在錨泊和立管系統(tǒng)的設計上均應考慮渦激運動的影響。由于Spar平臺復雜的模型和內(nèi)在機理，針對其渦激運動的研究主要集中在模型試驗上。Finn 等人［1］在 2003 年對 Cell Spar平臺進行了一系列拖曳
船舶 2018年4期2018-08-25
- 渦激振動對風電機組塔筒的影響
向上的振動，稱為渦激振動。當漩渦脫落頻率與塔筒固有頻率重合時，塔筒發(fā)生共振。該振動幅度大，會給結構造成較大的疲勞損傷。在風電機組設計標準《IEC61400-1 Wind Turbine Design Requirement》中提到，“對于未安裝機艙的塔筒，應該采取必要措施以防止渦激振動”；德國GL認證規(guī)范《Guideline for the Certif i cation of Wind Turbine》中也提到了如何確定渦激振動給塔筒造成的影響。所以研究
風能 2018年4期2018-08-20
- 鋼懸鏈式立管出平面渦激振動模態(tài)分析及試驗驗證
床對鋼懸鏈式立管渦激振動的影響；劉娟等[5]提出了鋼懸鏈式立管非鎖定區(qū)的兩向渦激振動模型，研究了立管渦激振動特性。以上學者對鋼懸鏈式立管進行了有價值的研究，但是，目前國內(nèi)外對于鋼懸鏈式立管的研究大多僅考慮立管的彈性振動，忽略了立管的繞軸轉(zhuǎn)動。劉娟等[6]基于鋼懸鏈式立管懸垂段彎曲曲率大的特點，分析了波浪力與失徑所形成的矩對立管動力特性的影響，提出了一種鋼懸鏈式立管動力學模型：波浪力作用下的SCR剛體轉(zhuǎn)動模型，分析了鋼懸鏈式立管的出平面運動響應。該模型僅考慮
振動與沖擊 2018年13期2018-08-01
- 圓柱結構渦激振動拖曳水池實驗研究
072)圓柱結構渦激振動拖曳水池實驗研究高喜峰， 周麗丹， 徐萬海， 馬燁璇， 吳夢寧(天津大學 水利工程仿真與安全國家重點實驗室， 天津 300072)柔性圓柱渦激振動特性已得到人們廣泛關注，然而橫流向與順流向振動耦合問題仍有待進一步研究。設計了柔性圓柱渦激振動拖曳水池模型實驗，圓柱模型的長徑比為195.5、質(zhì)量比為1.82，實驗觀測了圓柱結構橫流向、順流向渦激振動特性，并分析了橫流向與順流向兩個方向渦激振動的耦合現(xiàn)象。通過應變傳感器測量結構振動信息，利
振動與沖擊 2017年23期2017-12-27
- 柔性立管渦激振動響應軌跡特性研究
024）柔性立管渦激振動響應軌跡特性研究高 云1，2，劉黎明1，付世曉3，宗 智4，鄒 麗4（1.西南石油大學 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，成都 610500；2.東京大學 機械工程學院，日本東京113-8656；3.上海交通大學 海洋工程國家重點實驗室，上海 200240；4.大連理工大學船舶工程學院，遼寧 大連116024）為了深入研究細長柔性立管的渦激振動響應特性，進行了柔性立管的拖曳水池試驗。由拖車拖動立管產(chǎn)生相對來流，根據(jù)應變測試得到的應
船舶力學 2017年5期2017-06-05
- 深海立管渦激振動預報模型及影響因素
306)深海立管渦激振動預報模型及影響因素唐友剛, 青兆熹, 張杰, 王賓(1. 天津大學 水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津 300072； 2.上海海事大學 海洋科學與工程學院，上海 201306)渦激振動是立管發(fā)生破壞的主要原因之一，深海立管自重大、柔度高、頂部張力集中等會導致出現(xiàn)新的動力特性。為預報深海立管渦激振動并揭示其動力特性，考慮立管自重影響及線性剪切流，本文建立立管渦激振動方程，基于Van der Pol尾流振子模型，采用有限差分法計算
哈爾濱工程大學學報 2017年3期2017-04-08
- 南海張力腿平臺渦激運動響應研究
)南海張力腿平臺渦激運動響應研究董曉曼， 蔡元浪， 李俊汲， 宋安科(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)張力腿平臺(TLP)是一種深吃水的立柱式平臺，南海流速特征可誘發(fā)其較大的渦激運動，影響立管和張力腿系統(tǒng)的設計。從南海張力腿平臺的前端設計項目出發(fā)，對渦激運動產(chǎn)生機理、關鍵特性進行論述。同時，結合拖曳實驗，發(fā)現(xiàn)TLP平臺在與來流垂直的方向上會發(fā)生的最大渦激運動響應，且存在鎖定區(qū)間。研究工作對張力腿平臺的工程設計具有借鑒意義。張力腿平臺；渦激運
中國海洋平臺 2016年6期2017-01-12
- 剪切來流下柔性圓柱體渦激振動響應試驗研究
來流下柔性圓柱體渦激振動響應試驗研究高 云1, 2, 付世曉2, 熊友明1, 楊家棟1, 王盟浩1(1.西南石油大學 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室, 成都 610500;2. 上海交通大學 海洋工程國家重點實驗室, 上海 200240)應用模型試驗的方法，深入地研究了柔性圓柱體在剪切來流下的渦激振動響應。試驗過程中通過旋轉(zhuǎn)臂架從而形成相對剪切來流。通過測試得到的應變數(shù)據(jù)，基于模態(tài)疊加法得到圓柱體的渦激振動位移響應。研究結果表明：當折合速度較小時，響應
振動與沖擊 2016年20期2016-11-24
- 多跨海底管道橫流向渦激振動預報模型
跨海底管道橫流向渦激振動預報模型高喜峰，謝武德，徐萬海(天津大學 水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津 300072)基于歐拉-伯努力梁理論確定了多跨管道結構振動方程，采用非線性Van der pol方程描述旋渦脫落的尾流動力特性，利用彈簧模擬兩端和中間的復雜邊界約束，構建了多跨海底管道橫流向渦激振動預報模型?；谀B(tài)正交性展開流-固耦合作用方程，對各階主坐標響應進行數(shù)值求解。對比了本模型預報結果與試驗結果、軟件分析以及DNV規(guī)范推薦值，吻合情況比較理想
海洋工程 2016年2期2016-10-12
- 淺談渦激共振及控制
接近時會發(fā)生結構渦激共振，這是結構風致振動中最常見的一種現(xiàn)象。高寬比很大的超高層建筑、煙囪、橋梁等結構都有可能發(fā)生整體結構的渦振，也普遍發(fā)生于長細比大的構件如拉索、吊桿、拱橋立柱、格構式結構中。當渦激振動的振幅超過規(guī)定限制，必須采取相應的措施解決。渦激共振現(xiàn)象的主要研究手段是彈性懸掛節(jié)段模型風洞實驗，而且模型比例應該盡可能大，這是因為渦激振動對結構外形極為敏感，且可能存在顯著的雷諾數(shù)效應。但是對渦振的研究仍然屬于灰色系統(tǒng)。在實際工程中，控制結構渦激共振的措
卷宗 2016年4期2016-05-30
- Study on Vortex-induced M otion Characteristics of Variable Cross Section M ulti-column of a New Type of Deep Draft FDPSO
PSO變截面立柱渦激運動特性研究谷家揚a，b，謝玉林b，吳介b（江蘇科技大學a.海洋裝備研究院；b.船舶與海洋工程學院，江蘇鎮(zhèn)江212003）文章采用FLUENT軟件結合分離渦法對某新型深吃水多立柱FDPSO變截面立柱渦激運動特性開展了研究。將變截面立柱渦激振動系統(tǒng)簡化為質(zhì)量-彈簧-阻尼模型，引入雷諾平均應力模型求解不可壓縮粘性Navier-Stokes方程，通過計算出流場作用于柱體的瞬時升力與阻力，并基于UDF程序求解運動微分方程同時運用動網(wǎng)格技術實現(xiàn)流
船舶力學 2016年9期2016-05-15
- 基于一種固體區(qū)域迭代算法的圓柱渦激振動數(shù)值計算
域迭代算法的圓柱渦激振動數(shù)值計算章大海，石凡奇，王 君，郝木明（中國石油大學（華東）化學工程學院，山東青島266580）利用Fluent平臺的用戶自定義程序（UDF）以及動網(wǎng)格模型，實現(xiàn)了圓柱運動方程的一種迭代求解算法，分別對層流、湍流狀態(tài)下，彈性支承圓柱體在一定約化速度下的渦激響應進行了數(shù)值模擬，探討了不同阻尼比對渦激響應的影響。結果表明：采用該迭代求解算法對彈性支承圓柱渦激振動的預測結果較為合理；隨著阻尼比的逐漸增加，初始支振幅、升阻力系數(shù)時程曲線將由
船舶力學 2016年4期2016-05-04
- 振蕩來流下柔性立管渦激振動響應特性試驗研究
蕩來流下柔性立管渦激振動響應特性試驗研究王俊高，付世曉，許玉旺，宋磊建（上海交通大學海洋工程國家重點實驗室，上海200240）在頂部浮體的帶動下，懸鏈線立管的動力響應會誘發(fā)其周圍產(chǎn)生相對來流，而這種振蕩來流將激勵立管懸垂段產(chǎn)生“間歇性”的渦激振動。文章在海洋工程水池中對不同最大約化速度URmax、KC數(shù)組合下的振蕩來流作用下的柔性立管開展模型試驗研究，利用光纖應變片測量模型的渦激振動響應。結合模態(tài)分析與小波變換對試驗數(shù)據(jù)進行分析，討論并總結了最大約化速度U
船舶力學 2016年4期2016-05-04
- 大跨度變截面連續(xù)鋼箱梁橋渦激振動線性分析法
截面連續(xù)鋼箱梁橋渦激振動線性分析法秦 浩1,2， 廖海黎2， 李明水2(1.西華大學流體及動力機械教育部重點實驗室, 四川 成都 610039; 2.西南交通大學風工程試驗中心， 四川 成都 610031)渦激力沿主梁跨向具有偏相關性，基于Scanlan渦激力經(jīng)驗線性模型，假定渦激振動風速下，整個梁段渦脫頻率鎖定，提出適用于變截面連續(xù)梁橋的三維渦激力經(jīng)驗線性模型，從而建立節(jié)段模型與變截面梁實橋之間渦激振動幅值之間的關系。通過變截面梁幾個典型位置截面的節(jié)段模
振動工程學報 2015年6期2015-05-08
- 分離式雙箱梁斜拉橋渦激振動試驗研究
——以港珠澳江海直達船航道橋為例
離式雙箱梁斜拉橋渦激振動試驗研究 ——以港珠澳江海直達船航道橋為例何晗欣1，宋宏敏2，李加武3(1.西安建筑科技大學土木工程學院， 陜西西安710055；2.中交第一公路勘察設計研究院有限公司， 陜西西安710075；3.長安大學公路學院， 陜西西安710064)為了研究分離式雙箱梁斜拉橋的渦激振動特性，以港珠澳江海直達船航道橋為研究對象,以風洞試驗為研究手段，分析加風障、增設不同開槽率的中央底板、改變腹板角度和增設導流板等氣動措施對主梁渦激振動特性的影響
廣西大學學報（自然科學版） 2015年1期2015-03-17
- 剛度系數(shù)對圓柱渦激振動漩渦脫落模態(tài)的影響
宗瑞雪渦激振動現(xiàn)象出現(xiàn)在許多工程領域中，如海洋輸油管、橋梁、飛機機翼等結構的渦激振動。渦激振動經(jīng)常會對工程結構產(chǎn)生嚴重的破壞，以至于造成嚴重的后果，帶來巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，幾十年來，人們對于渦激振動的研究一直未停止過，并取得了大量的成果。通過將圓柱簡化成二維的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)，采用動網(wǎng)格技術，利用CFD軟件進行仿真計算，是當前研究圓柱渦激振動問題的常用方法。本文基于CFX軟件，采用 κ－ω SST湍流模型對固定雷諾數(shù)、不同剛度條件下的圓柱渦激振動漩
現(xiàn)代國企研究 2015年20期2015-01-18
- 大直徑浮式結構渦激振動的數(shù)值模擬*
266100）對渦激振動的研究由來已久，主要針對物體在一定速度的流體中，其尾流產(chǎn)生交替的渦泄，導致物體兩側壓強的交替變化，從而引起結構的振動，對于Spar平臺等大直徑浮式結構，尾流的渦旋脫落周期較長，且其自身剛度遠遠大于系泊系統(tǒng)的剛度，發(fā)生渦激振動時，其運動幅度以殼體的整體運動為主，這種振動稱為渦激運動（Vortex－Induced Motion，VIM）。目前海洋工程方面，主要是針對立管和海底管線等大長細比的柔性結構進行渦激振動研究［1－2］。但是，對于
中國海洋大學學報（自然科學版） 2014年9期2014-10-16
- 振蕩來流下柔性立管渦激振動“分時特性”試驗研究
，深海柔性立管的渦激振動呈現(xiàn)出多模態(tài)參與、隨機性強等特點。因此，準確地預報立管在實際海洋環(huán)境中的所受的載荷及動力響應一直是海洋工程領域中的重要課題。關于柔性立管渦激振動的預報方法，主要分為兩種:基于強迫振蕩試驗的經(jīng)驗模型預報和模型試驗。比較有代表性的經(jīng)驗預報模型有Vandiver等［1］開發(fā)的SHEAR7和Larsen等［2］開發(fā)的VIVANA。經(jīng)驗模型基于強迫振蕩試驗得到的水動力系數(shù)，利用能量平衡迭代計算預報立管渦激振動。由于實際海洋環(huán)境與實驗環(huán)境差異較
振動與沖擊 2014年21期2014-09-18
- 大跨度雙幅連續(xù)鋼箱梁橋渦激振動特性風洞試驗研究
遇風速下存在發(fā)生渦激振動可能。自塔科馬大橋(Tacoma Bridge)發(fā)生風毀以來[1]，大跨度橋梁包括懸索橋、斜拉橋等抗風問題為橋梁工程界所關注。連續(xù)梁橋由于跨度小，剛度大等特點，通常認為其抗風性能較好，對其抗風研究較少。隨橋梁建設發(fā)展，連續(xù)梁橋跨度越來越大，在常遇風速(5～20 m/s)下發(fā)生渦激振動橋梁屢有報道[2-4]，尤其2010年俄羅斯伏爾加河連續(xù)梁橋在低風速下發(fā)生的“波浪式起伏”渦激振動，振幅高達40～70 cm，足已影響大橋的使用性能。渦
振動與沖擊 2014年14期2014-09-07
- 鋼懸鏈式立管渦激振動流固耦合非線性分析方法研究
9）鋼懸鏈式立管渦激振動流固耦合非線性分析方法研究劉 娟1，2，黃維平1（1.中國海洋大學山東省海洋工程重點試驗室，青島 266071；2.青島農(nóng)業(yè)大學建筑工程學院，青島 266009）隨著油氣資源勘探和開發(fā)活動不斷向深海發(fā)展，鋼懸鏈式立管（SCRs）成為深海浮式生產(chǎn)系統(tǒng)油氣輸送的首選立管，渦激振動是鋼懸鏈式立管設計的核心問題。運用柔性索理論，采用具有彎曲剛度的大撓度細長梁模型模擬SCR，并根據(jù)提出的鋼懸鏈式立管非鎖定區(qū)考慮流固耦合的兩向渦激振動模型，研究
振動與沖擊 2014年3期2014-05-25
- 新型深水多立柱FDPSO渦激運動研究進展
張力系統(tǒng)及立管的渦激振動［8-9］等開展了研究和技術論證.多立柱FDPSO概念提出不久，目前尚有諸多關鍵技術亟待突破，多立柱FDPSO非線性渦激特性及運動穩(wěn)定性機理研究就是其中之一.FDPSO作為一種多立柱順應式平臺，由于平臺底部環(huán)形浮箱的存在、上下游多立柱流場之間的影響、獨特的升沉補償系統(tǒng)及水動力特性等決定了其渦激運動及運動穩(wěn)定性問題更為復雜.2 多立柱海洋平臺繞流特性研究平臺繞流特性及水動力性能預報是其渦激運動研究的基礎，但相關研究較少，多立柱繞流可提
江蘇科技大學學報(自然科學版) 2014年5期2014-03-07
- 懸浮隧道錨索渦激振動影響因素分析
柔性海洋結構物，渦激振動（Vortex Induced Vibration，VIV）是此類結構物疲勞損壞的根源，錨索系統(tǒng)的渦激振動分析是懸浮隧道結構分析的重要組成部分。根據(jù)aimy線性微幅波理論，波浪力隨著水深成指數(shù)衰減，懸浮隧道一般置于水下30m左右，此深度錨索的波浪力與水流力相比為微量［3］。因此，本文簡化處理只考慮均勻流誘發(fā)的漩渦導致錨索動力響應。隨著計算流體力學（CFD）和多場耦合技術的發(fā)展，渦激振動的預報模式出現(xiàn)了2個分支：1）基于經(jīng)驗參數(shù)模式；
土木與環(huán)境工程學報 2013年3期2013-03-05
- 渦激振動抑制裝置海上試驗研究＊
中海油研究總院）渦激振動抑制裝置海上試驗研究＊賈 旭 矯濱田 朱偉亮（中海油研究總院）采用渦激振動抑制裝置是降低深水立管渦激振動響應，保證立管安全運行的有效措施之一。根據(jù)渦激振動抑制裝置特點和深水海洋環(huán)境條件，提出了深水立管渦激振動抑制裝置海上試驗方案、樣管尺寸、試驗船舶機具及布置，并通過數(shù)值分析確定了拖曳速度、懸掛重物重量、拖曳鋼纜等試驗參數(shù)，對立管長度、外徑及壁厚進行了校核。深水立管渦激振動抑制裝置海上試驗在我國東海海域已順利實施，取得了滿意的試驗結果
中國海上油氣 2012年5期2012-09-25
- Comparative Analysis of Vortex Induced Nonlinear Vibration of Casing Pipe under Three Different Boundary Conditions
界條件下隔水套管渦激非線性振動的分析研究管義鋒，谷家揚 （江蘇科技大學 船舶與海洋工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江212003）考慮流及波流聯(lián)合作用，研究了套管的渦激非線性振動.將套管簡化為梁模型，考慮3類不同的邊界條件，計及莫里森非線性流體動力和渦激荷載，建立套管的渦激振動方程。應用克雷洛夫函數(shù)求解套管的固有頻率和模態(tài)，采用了計算渦激非線性動力響應的迦遼金方法。以東海勘探3號鉆井隔水套管為例，研究了不同邊界條件下流引起的主共振和波流聯(lián)合引起的組合共振。計算結果表明：
船舶力學 2011年12期2011-06-22
- 寬高比為4的矩形斷面渦激振動響應數(shù)值模擬
410082）渦激振動是由于結構尾流區(qū)旋渦脫落所引起的一種振動現(xiàn)象，具有強迫、自激、限幅等特點，是一種典型的非線性振動現(xiàn)象。實際工程結構如橋梁結構、天線、索結構、熱交換管及鉆井平臺立管等都有可能發(fā)生渦激共振現(xiàn)象，若設計不當則會在氣流作用下產(chǎn)生大幅渦激振動，從而引起結構疲勞或影響結構的使用性能，因此必須予以重視。鈍體繞流和渦激振動在理論研究和工程實際中都有著很重的意義，現(xiàn)有的研究成果大多是通過試驗得到的［1，2］，鈍體結構渦激振動的數(shù)值模擬研究相對較少。N
振動與沖擊 2011年11期2011-02-12