半潜圆柱体的波浪力数值计算

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在海上钻井平台、港口及近海工程中,诸多关键性结构都是圆柱状的,比如海洋深海钻井平台上的钻杆、海底输油管道、大桥桥墩等。在均匀流场中,三维圆柱体构件因波浪力而发生损坏的现象经常发生,针对这一现实问题国外许多学者进行了初步的探讨,而国内针对该问题的数值计算以及实验研究较少。所以,针对三维圆柱体流体绕流后对柱体表面所受作用力的研究,无论对海洋工程应用还是理论研究都有非常高的的实用价值。  本文使用计算流体力学软件 CFD,数值模拟了半径为4米的圆柱,在不同波数与水深乘积(kd=1.79,2.96,3.35),不同埋深比(T/d=0.25,0.5,0.75)的情况下,受到水平水动力、垂向水动力和绕铅垂轴力矩的问题。主要工作如下:  1)确定了本文数值模拟波浪对圆柱作用问题的圆柱的尺寸、波浪的参数、埋深比和使用Gambit建立的模型的尺寸以及网格的大小。  2)应用Fluent软件对所有工况进行了设定和计算,采用UDF方法,使用C语言汇编了动墙的程序。  3)讨论了在不同波数,不同埋深情况下圆柱受到波浪力的变化规律,并分析了产生这样规律的原因。  4)通过与文献中数据的对比,误差的分析,验证了数值模拟方法的可行性,也验证了本文所建立摸型的合理性和所选方法的可行性。
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