翼板扰流器的参数对海底管线水动力特性的影响
海底管道在水流作用时诱发的振动效应
海底管道上的荷载主要是潮流力 它的计 算假定潮流的水体运动是处于稳定流状态 采 用 !" # $ % " &方程计算潮流曳力 水平力 和升力 垂直力 计算公式为 潮流曳力 ’ () ’ ( ) ( 潮流升力 ’ 1) ’ 1 ) 1 * + ./ 0 ,
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公式 振动效应
海底 悬空 管道
水流 例如海流 它是一综合流 是指由 不同原因所产生的各种类型的海水合成流动 近岸海流一般以潮流和风海流为主 如波浪破碎产生的顺岸流和离岸流等 这里主要是指海流中的潮流对海底 悬空 管 道 的 作 用 并 依 据 潮 流 的 速 度 流向及其分 布 分析它流经海底 悬空 管道时诱发的现象 特别是振动效应 但在某种 情况和某种场合 其它类型的海流亦相当显著
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仿生翼水下航行器直航运动时水动力性能分析
专逊撷显仿生翼水下航行器直航运动时水动力性能分析口李卩日1口吴俊飞1口熊学军21.青岛科技大学机电工程学院山东青岛2660612.自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061摘要:在仿生翼水下航行器设计阶段，针对如何在主尺度和巡航速度确定的前提下得到直航阻力最小的尾翼形状这一问题，对仿生翼水下航行器直航运动时的水动力性能进行了分析。
仿生翼水下航行器主体采用回转体结构，中段为平行结构，躺艇部为Myring型。
采用三维结构化网格形式，基于五种湍流模型，对仿生翼水下航行器进行仿真，得到不同航速下仿生翼水下航行器直航阻力与表面流场的变化规律，并与平板翼进行对比。
通过分析验证了仿生翼水下航行器相比平板翼水下航行器，具有更优的水动力性能，为水下航行器设计阶段的阻力性能预测和尾翼优化提供了参考"关键词：水下航行器水动力分析中图分类号：TH6：U674.914文献标志码：A文章编号：1000-4998(2020)08-0035-06Abstract:In the design stage of tUe underwater vehicle with bionic tail,the hydrodynamic performanco during tUe straight led motion of tUe undeavater vehicle witU bionic tail was analyzed aiming at the issue of how oob acn DheshapeotDhe acewch DheeeasDdceecDdeagundeeDhepeecondccon otdetcned pecnccpae dcmenscon and ceucscngspeed.Themacn bodyotDheundeewaeevehcceewch bconcc aceadop saeevoevcng seucDuee,Dhemcddeeseccon csapaeaeeeseucDuee,and Dhebowand seen seccon csotaMyecng ype.The undeewaeevehcceewch bconcc aceadop sa3DseucDueed gecd toem and tcveDuebueencemodeestoescmueacon oob acn Dhevaecacon eawsotDhedceecDdeageescsanceand suetace teow tceed otDheundeewaeevehcceewch bconcc aceaDdcteeenDspeedsand caeyouDcompaecson wch Dheundeewaeevehcceewch teaDace.Theanaeyscs veectcesDhaDDheundeewaeevehcceewch bconcc acehasbeeehydeodynamccpeetoemanceDhan Dheundeewaee vehcceewch teaDace.IDpeovcdesaeeteeencetoeDhepeedcccon otDhedeagpeetoemanceand Dheop cmczacon ot Dhe acetoeDheundeewaeevehcceeduecngDhedescgn sage.Keywords:Underwater Vehicle Hydrodynamic Analyses1分析背景水下航行器是能够完成多种水下任务的重要工具，广泛应用于军事、科研、民生等领域’大航程和高航速是水下航行器完成预定任务必须具备的条件’目前，水下航行器未能达到期望航程、航速的原因主要在于直航阻力过大。
翼滑艇水翼设计及水动力特性研究
翼滑艇水翼设计及水动力特性研究近年来,世界各国对高速船艇的研究极为重视。
高速船艇的发展围绕着不断提高航速、改善航行性能而派生出多种高速船。
翼滑艇是滑行艇和水翼艇结合的产物,其航行状态也可以看成水翼艇和滑行艇的结合。
将滑行艇的滑行面和水翼艇的水翼相结合,能快速的使船体抬升,更有效的减小阻力,更快的进入滑行状态,并且具备更好的稳性。
随着翼滑艇航速的不断增加,船体周围流体的压力场会发生急剧变化,使船体周围的压力具有足够大的铅垂方向上的分量,来支撑部分甚至全部船重,减少船体与水的接触面积,以此来降低高速时的阻力。
本文研究工作及分析如下:(1)根据相关文献资料,选取不同的翼型,利用Fluent软件,将二维水翼进行单独的数值模拟,分析单独水翼的水动力特性。
选定适合高速艇的翼型进行船舶拖曳实验以及三维数值模拟。
(2)选取15.8米的滑行艇作为母型船,利用缩尺比1:13.39的翼滑艇模型,进行船舶拖曳实验。
测量记录翼滑艇船模在水中航行的水动力特性。
调整水翼相对浸深、前后安装位置,分析这些因素对翼滑艇水动力特性的影响。
(3)根据相关文献资料,以所选母型船主尺度为参考依据,基于Maxsurf软件对本文艇型进行设计,然后利用CATIA软件进行光顺处理以减小三维数值模拟计算误差,并在艇体添加水翼,通过改变水翼的初始安装攻角、相对浸深、前后安装位置,建立了本文水动力特性计算的多种模型。
(4)通过本文实验结果与FINE/Marine软件计算结果的对比,验证了软件参数设置的正确性及计算结果的准确性,再利用FINE/Marine软件对加装弓型水翼的母型船进行数值模拟,对比分析在不同初始攻角,相对浸深和前后安装位置等参数下的阻力系数、阻升比、阻力及纵倾角等。
以选择翼滑艇最佳升阻力性能为目的,确定弓型水翼的最佳安装位置的参数组合。
波浪作用下海底管道振动与局部冲刷耦合作用数值研究
波浪作用下海底管道振动与局部冲刷耦合作用数值研究波浪作用下海底管道振动与局部冲刷耦合作用的数值研究是海洋工程领域的一个热门研究方向。
海底管道承载着海底油气资源的开发和传输，在波浪作用下，海底管道受到波浪力、水流力和海底侵蚀等多方面的作用，容易发生振动和局部冲刷。
为了保证海底管道的稳定和安全运行，需要进行深入的研究并提出相应的措施。
首先，波浪作用会产生周期性的水动力作用力，导致海底管道振动。
这种振动会对管道的稳定性和疲劳寿命产生不利影响。
因此，数值模拟分析可以通过求解海底管道的动力学方程，得到管道的位移、应力和振动响应等关键参数，从而评估管道的振动情况。
其次，局部冲刷是一种固体颗粒在水流作用下对管道表面进行冲刷的现象。
局部冲刷会导致管道表面的材料丧失，甚至破坏管道的完整性。
在波浪作用下，海底管道易受到局部冲刷，使得管道的寿命大大降低。
因此，研究局部冲刷对管道的影响，对于管道的设计和材料选择有着重要的实际意义。
为了研究波浪作用下海底管道振动与局部冲刷耦合作用，可以采用数值模拟方法进行分析。
数值模拟方法可以通过建立相应的数学模型，采用计算流体力学（CFD）或其他方法对管道系统进行模拟和仿真。
数值模拟可以考虑波浪力、水流力和局部冲刷等多重物理过程，得到管道的振动响应、应力分布和局部冲刷情况等关键参数。
在进行数值模拟时，需要对波浪力、水流力和局部冲刷等物理过程进行建模。
对于波浪力，可以采用线性波浪理论或非线性波浪理论进行建模。
对于水流力，可以通过求解雷诺平均Navier-Stokes（Reynolds-averaged Navier-Stokes，RANS）方程或湍流模型来分析。
对于局部冲刷，可以采用离散元法（Discrete Element Method，DEM）或颗粒流模型进行建模。
通过数值模拟分析，可以得到海底管道在波浪作用下的振动响应和局部冲刷情况，并评估管道的稳定性和耐久性。
基于数值模拟结果，可以进一步优化管道的设计和材料选择，提出相应的加固措施，以确保管道的安全运行和长期稳定。
翼板扰流器的参数对海底管线水动力特性的影响
翼板扰流器的参数对海底管线水动力特性的影响刘小华;王永学;王国玉【摘要】利用计算流体力学数值模拟方法,结合RNG k-ε湍流模型,对安装翼板扰流器的海底管线绕流进行了二维数值模拟.以不同布置形式的翼板扰流器为研究对象,通过改变间隙比和翼板高度,探讨其对海底管线绕流水动力特性的影响.计算结果表明:间隙比为0.3时,翼板扰流器抑制的效果更好,受力情况良好,且△60型翼板管线效果最佳；间隙比相同时升力系数和阻力系数随着翼板高度的增加而增大.建议实际工程中,应尽量避免翼板管线的悬空高度,同时可在管线的不同展向安装不同角度的翼板扰流器,以破坏涡旋发放的规律性.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2013(042)003【总页数】5页(P169-173)【关键词】海底管线;翼板扰流器;间隙比;翼板高度;抑制涡旋脱落;水动力【作者】刘小华;王永学;王国玉【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】U173.8安放在海底的管线，在波浪、海流的冲刷下或是由于海底地形不平整等因素出现悬空，容易发生涡激振动现象，进而出现强度疲劳等破坏。
为了减小涡激振动的危害，人们研制了各种涡激抑制装置，如翼板扰流器、屏蔽装置、减振器以及导流板，其中翼板扰流器是最常用的涡激抑制装置。
国内外的大部分研究工作主要是通过试验方法研究螺旋翼板和平行翼板对立管绕流特性的影响，目前对安装翼板的海底管跨结构流动分析的数值研究工作仍很少［1-3］。
以海底管线扰流器减振为背景，针对4种翼板形式展开研究，采用水流方向与其逆时针旋转到第一个翼板对称轴的夹角来命名这4种翼板圆柱，分别为Δ00型、Δ30型、Δ60型和Δ90型，见图1。
本文利用计算流体力学数值模拟方法，结合RNG k-ε湍流模型，取光滑管线下端与海底面的距离e=1.0D和0.3D两种情况、翼板高度S=0.1D、0.15D和0.20D三种情况，对固定雷诺数下四种翼板管线绕流进行多组数值计算，同时与光滑管线进行对比，分析海底管线流场水动力参数的变化规律，探讨间隙比、翼板高度比对不同形式翼板抑制涡旋释放效果的影响。
舰船水翼动力学特性与优化研究
舰船水翼动力学特性与优化研究随着我国航运业的不断发展，对船舶运行效率的要求也越来越高。
作为船舶性能优化的一种重要手段，舰船水翼的研究受到了越来越多的关注。
本文将介绍舰船水翼的动力学特性和优化研究。
舰船水翼的动力学特性舰船水翼是指固定在船体下部的翼型结构，可以提高船体在水中行驶时的稳定性和灵活性。
水翼的运行原理是通过流体动力学的作用，减少水体与船体的摩擦力，降低船体的阻力，提高船舶的速度和经济性。
舰船水翼的动力学特性主要包括升力和阻力两个方面。
升力是指水翼受到流体动压力的作用而产生的垂直上升力，它与水翼的几何形状、运动状态和流体介质的密度、粘度等有关。
阻力则是指水翼从流体中获得的阻力力，这个阻力力既包括水翼本身的阻力，也包括船体的阻力，同时还包括其他因素如水流干扰等的影响。
舰船水翼的优化研究为了进一步提高舰船水翼的性能，研究者们提出了各种水翼优化策略。
这些优化策略主要包括以下几个方面：1.优化水翼的几何形状水翼的几何形状是影响其升力和阻力的重要因素之一。
通过设计合适的几何形状，可以有效提高水翼的升力、降低阻力、减少湍流阻力等。
例如，采用自由翼面的设计方式，可以使水翼在高速航行时减少气动阻力，提高机动性。
2.优化水翼的工艺制造水翼的制造工艺也会影响其性能。
传统的水翼采用钢制或铝制材料制造，而现代水翼则采用更轻的复合材料，提高了水翼的强度和重量比。
此外，采用机器制造可有效保证水翼的几何形状和加工精度。
3.优化水翼的运动状态水翼的运动状态也会对其升阻特性产生影响。
通过调整水翼的姿态、速度等参数，可以优化水翼的升阻特性。
例如，在高速航行时，通过调整水翼的增升角度，可增加升力，减小阻力。
4.优化水翼与船体的配合水翼与船体的配合也是影响水翼性能的重要因素。
通过优化水翼与船体的安装位置、形状等参数，可以使水翼与船体互相配合，提高水翼的性能。
总结舰船水翼的动力学特性和优化研究是当今航海领域的重要研究方向。
通过深入研究各种优化策略，进一步提高水翼的性能，可以有效提高船舶运行效率和经济性。
海流作用下海底管道疲劳寿命分析
海流作用下海底管道疲劳寿命分析
文 ／ 敏 董 文 乙 娄
摘 要 ：本文建立海底 管道振动微 分方程 ，采用 Ｆ ｅ ｔ 件求解涡激振动 升力 系数 ，由时程分析 法获得海底 管 ｌ ｎ软 ｕ 道动 力响应 ，并运用线性 累积损伤理论和 Ｓ Ｎ曲线法 分析海底管道 疲劳寿命 。 — 关键 词 ：海流 管道 疲劳 寿命
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流 体 密 度 ，ｒ为 管 道 结 构 阻 尼 系 数 ，ｒ为 流 体 阻 尼 系 数 ， ｓ ｆ
制造系数 椭圆度
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材料抗力系数
安全等级系数 管村泊松比
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ｚＯｒ＝ｚＬ ，＝０： （， ） （， ）
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２ 、有 限 元 离散
采 用 Ｈ ｍ ｉ插 值 函 数 对 方 程 （）进 行 离 散 ，得 到 立 ｅａ ｔ １ 管运动方程 的有限元形式 ：
管 道 截 面 惯 性 矩 ，Ｃ Ｌ为 流 体 对 结 构 的 瞬 时 升 力 系 数 ，该 系 数 由 Ｆｕ ｎ 流 体 力 学 软 件 计 算 获 得 。 ｌｅ ｔ 假 定 管 道 悬 空 段 两 端 简 支 ，其 边 界 条 件 为 ：
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不 稳 定 海 床 的 长 期 冲蚀 以 及 内外 流 引 起 的管 道 振 动 等 复 杂
数学模 型
１、管 道 振 动 方 程
浅谈海底涡激抑制装置
浅谈海底涡激抑制装置作者：杨若辰杨雅琪何旭来源：《中国新技术新产品》2016年第03期摘要：在海底油气开采及储运方式中，海底管道传输因其输送连续、效率较高、输送量大和成本低廉等诸多优点成为海上油气传输的主要方式。
海底管道处在复杂的深海环境中，受到各种安全隐患的困扰，涡激振动就是其中最为重要的一种，所以管道涡激振动的抑制一直是世界范围内研究的热点之一。
然而，目前的较多研究集中于海洋立管，对于海底管跨涡激振动的研究仍然较少。
因此，对于海底管跨涡激抑制的研究有其深远的意义。
关键词：海底涡激振动；抑制原理；影响因素中图分类号：TE951 文献标识码：A1 引言海底管跨是指传输管道因下部悬空与海底表面不接触而出现的部分。
其出现的原因有多种，海流对于海底泥沙的冲刷及腐蚀作用、海床表面的凹凸不平、管线本身的残余应力或热变形等。
海底管跨的形成与存在在很大程度上影响着传输管线的安全性。
海底管跨长期受到波浪海流所引发的水动力作用，会因振动而承受交变载荷作用，特别是海水在海流作用下流经管跨时，常伴随着周期性的漩涡发放，引起管跨的周期性振动，这种由漩涡发放激起的管跨的周期性运动称为涡激振动。
涡激振动极易对传输管线造成疲劳破坏，从而极大缩短管线的服役寿命。
目前，针对抑制涡激振动问题的解决方法，最常见的是采取在外侧安装涡激抑制装置的方式。
人们根据扰流方式的不同将其分为三类：（1）表面突起，如螺旋条纹、金属丝、翼板、柱状突起和球状突起等，它们的作用主要是影响边界层的分离；（2）覆盖物，如带孔套管、金属丝网、轴向杆件和轴向板条等，它们的作用是将来流击碎，使其变成很多小涡旋；（3）近尾流稳定器，如飘带、整流罩、分流板、导流叶片、锯齿状薄板等，它们的作用是阻止涡激的建立。
2 螺旋列板抑制原理及影响因素螺旋列板是目前应用很广泛的一种被动型涡激抑制装置，其抑制原理是通过改变沿管纵向的波流分离角，从而扰乱旋涡的空间关联性，使旋涡分散，因此旋涡的强度被削弱，升力会降低。
缝道流动的脉动参数对多段翼型升力特性的影响
缝道流动的脉动参数对多段翼型升力特性的影响高永卫;朱奇亮;罗凯【摘要】The dynamic parameters of gap flow of a multi-element airfoil have significant effect on its lift characteristics. Using wind tunnel experiments, the authors compared the changes of lift coefficients of a multi-element airfoil (GAW-1) under conditions of acoustic excitationon/off. The experiments were conducted in NF-3 wind tunnel. The sound pressure level (SPL) of internal acoustic excitation was 60dB. The results showed that the lift coefficients of the airfoil were reduced when disturbance were appended. The most decrement of lift coefficient is -1. 8%. This paper confirms that the designers should study the dynamic characteristics of flow near the gap. It should be noticed that the sources of error in experiment data analysis should include scale and quality of test model and the back ground sound pressure level of the wind tunnel.%采用风洞实验的方法,在不停风且固定迎角和几何构型的情况下,通过对比有、无人为脉动压力扰动时多段翼型升力特性的变化,证明多段翼型缝道流动的脉动参数(包括脉动速度和脉动压力)对其升力特性有着不可忽视的影响.人为扰动源为模型表面埋设的有源式蜂鸣器.蜂鸣器出口20mm处的声压级约为60dB.实验表明,在研究范围内,弱声学扰动可使翼型的升力系数降低.升力系数的减少量随扰动的位置、频率变化而变化,最大减少量为1.8％.提出在多段翼型的实验评估工作中需要注意风洞本底噪声、模型尺度、加工质量对缝道脉动压力和脉动速度等参数的影响以及相应升力特性的变化.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2012(026)006【总页数】4页(P15-18)【关键词】多段翼型;升力特性;风洞实验;缝道流动;脉动参数【作者】高永卫;朱奇亮;罗凯【作者单位】西北工业大学翼型研究中心111#,西安710072;西北工业大学翼型研究中心111#,西安710072;西北工业大学翼型研究中心111#,西安710072【正文语种】中文【中图分类】V211.70 引言增升装置设计是现代大型飞机提高起飞重量、缩短起降滑跑距离、增强机场适应性的关键技术［1］。
基于cfd的翼型对轴流泵性能影响分析
•13•2019年第6期基于CFD的翼型对轴流泵性能影响分析王东进王俊华蔡皖锋（上海凯泉泵业（集团）有限公司，上海；201800）摘要：为分析翼型对潜水轴流泵性能的影响，以比转速4=700潜水轴流泵为研究模型，采用三种不同的翼型791、Nacal6、Naca65分别对潜水轴流泵叶片进行加厚。
通过对不同翼型叶片进行CFD计算，得出翼型对潜水轴流泵性能的影响，最终确定791翼型用于产品开发。
关键词：潜水轴流泵翼型CFD中图分类号：TH312文献标识码：A引言潜水轴流泵可作为大流量、低扬程泵。
其主要 用于调水、排涝灌溉、引水等工程⑴。
潜水轴流泵叶片翼型，直接影响到泵的抗空化（汽蚀）性能、效率以及适应变工况的能力等。
潜水轴流泵设计中所用到的翼型资料，或是从借用飞机翼型资料中得来，或是通过水洞试验得来的闵。
利用水洞试验研究翼型，其主要目的是寻找适合于水力机械的翼型，而本文则是采用CFD来寻找合适的翼型，用于轴流水泵产品的开发。
Naca翼型是美国国家航空咨询委员会（NACA）开发的一系列翼型。
由于其资料比较丰富，水力机械也常常采用这…翼型。
Nacal6和Naca65翼型属于Naca系列中的低速翼型。
791翼型是国内自主研发的翼型，生产实践证明该翼型具有较好的效率和抗汽蚀性能闰。
1数值模拟11模型参数和几何模型选取比转速n s=700的潜水轴流泵作为研究模型。
水泵基本参数：设计点Q=1292n?/h、扬程//=7.62m、转速n=1450r/min；叶轮直径0=300mm、叶轮叶片数z=4、导叶叶片数z=7、水泵效率7,=84.2%。
Nacal6、Naca65、791翼型的加厚规律如表1所示。
Nacal6、791翼型的最大厚度位于0.5倍弦长处，而Naca65翼型的最大厚度位于0.4倍弦长处。
图1是潜水轴流泵叶轮轮毂处根据Nacal6、Naca65、791翼型规律加厚的翼型。
由图1可以直观发现三种翼型的区别。
水下管道的流体力学特性与优化设计
水下管道的流体力学特性与优化设计水下管道是指安装在水下的输送介质（如水、油、气等）的管道。
由于水下环境的特殊性，水下管道的流体力学特性和设计优化显得尤为重要。
本文将探讨水下管道的流体力学特性，并介绍与之相关的优化设计方法。
一、水下管道的流体力学特性1. 流动问题水下管道中介质的流动遵循流体力学原理，包括稳态流动和非稳态流动。
稳态流动指的是介质在管道中以恒定的速度、压力和密度等参数进行流动。
非稳态流动则是指这些参数在时间上存在变化。
理解水下管道中介质的流动特性对于优化设计具有重要意义。
2. 压力损失水下管道中流体流动时，会因为管道摩擦、弯头、阀门等阻力而产生压力损失。
压力损失的大小直接影响管道的输送效率，因此需要在设计过程中进行准确计算和合理控制。
3. 流动稳定性在水下管道设计中，流动的稳定性也是一个重要考虑因素。
流动的稳定性指的是管道内部的介质是否存在涡旋、回流等非稳定现象。
非稳定流动会增加管道的摩擦阻力，影响管道的工作性能，因此需要在设计中通过合理布置流动控制装置来提高稳定性。
二、水下管道的优化设计方法1. 水下管道的材料选择水下管道要能够承受水流的冲击、化学物质的侵蚀以及各种外界力的作用，因此材料的选择至关重要。
常用的材料包括钢材、混凝土、玻璃钢等，需根据实际使用环境和要求进行选择。
2. 断面形状设计水下管道的断面形状会直接影响流体的流动速度和流量，因此需要合理选取。
常见的断面形状包括圆形、方形、矩形等，根据具体要求进行选择，以减小压力损失和提高输送效率。
3. 流量控制装置设计为了提高水下管道的流动稳定性和削减压力损失，设计中需要合理布置流量控制装置。
流量控制装置可以包括弯头、节流器、扩散器等，通过合理设置这些装置，可以降低流体的速度，减小压力损失。
4. 运行状态模拟与仿真为了验证设计方案的可行性，可以利用计算机模拟和仿真技术对水下管道的运行状态进行模拟和分析。
通过对流速、压力、流量等参数进行实时监测和调整，可以优化设计方案，提高水下管道的工作效率。
基于CFD的直翼推进器水动力性能研究及参数影响分析
基于CFD 的直翼推进器水动力性能研究及参数影响分析史俊武，丁晨，刘爱兵，杨文凯（上海船用设备研究所，上海200031）摘要：本文在直翼推进器工作原理分析的基础上，以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象，利用CFD 方法进行了建模与仿真，对该型直翼推进器流场特性、敞水性能、桨叶载荷等水动力特性进行了研究，并对不同桨叶结构参数对推进性能的影响进行了比较分析，可为直翼推进器水动力性能预报、桨叶及推进器机构设计与优化提供有效支持。
关键词：直翼推进器；水动力性能；计算流体力学；数值仿真中图分类号：U664.33文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1007-7294.2021.02.006Hydrodynamic performance research and parameter effectanalysis for cycloidal propellers based on CFDSHI Jun-wu ,DING Chen ,LIU Ai-bing ,YANG Wen-kai(Shanghai Marine Equipment Research Institute,Shanghai 200031,China)Abstract:The hydrodynamic performance is the key to the design of a cycloidal propeller.In the research,aimed at the reduced-scale model of a cycloidal propeller,the numerical modeling and simulation are con⁃ducted by means of computational fluid dynamics (CFD)method,based on which,the hydrodynamic perfor⁃mances including flow field characteristics,open water characteristics,and hydrodynamic loads of propeller blades are analyzed,and the influences of the structural parameters of the blades on the hydrodynamic perfor⁃mances are proposed.The results of the research can provide effective supports for hydrodynamic perfor⁃mance prediction of the cycloidal propellers,and for structural design and optimization of the blades and pro⁃pellers.Key words:cycloidal propeller ；hydrodynamic performance ；computational fluid dynamics (CFD)；numerical simulation0引言直翼推进器（如图1所示）是一种安装有直翼型桨叶的特种推进器，其转轴垂直于船体设置。
海底管道固有频率影响因素分析
海底管道固有频率影响因素分析喻靖宇;顾伟伟;吕骁翼;张润忤;刘树林【摘要】由于海床表面的凹凸不平,管道连接处产生的残余应力以及海流和波浪对海底土壤的冲刷等因素,都会导致海底输油管道不可避免地出现悬跨.海流流经悬跨段并伴随漩涡的脱落,从而激发管道的涡激振动,当漩涡的脱落频率接近管道的固有频率时,将诱发涡激共振,长时间的涡激共振可能会造成管道很大的变形,甚至会造成管道的突发性断裂和破坏.因此,为了避免涡激共振的发生,正确地分析悬跨段管道的涡激振动,计算管道系统的固有频率,对于海底管道系统在服役期间能够安全正常运行具有非常重要的意义.利用ABAQUS软件对管道进行建模分析,采用模态分析法对管道的固有频率进行计算,利用控制变量法分析了管道悬跨长度、管道外径、金属外径、混凝土壁厚以及管道两端约束情况对管道固有频率的影响.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2015(053)005【总页数】5页(P11-15)【关键词】漩涡脱落;涡激振动;涡激共振;管道悬跨;固有频率【作者】喻靖宇;顾伟伟;吕骁翼;张润忤;刘树林【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院上海200072;中海石油有限公司上海分公司上海200030;上海大学机电工程与自动化学院上海200072;上海大学机电工程与自动化学院上海200072;上海大学机电工程与自动化学院上海200072【正文语种】中文【中图分类】TH123随着社会的不断进步和经济的飞速发展，人们对能源的需求量越来越大。
与此同时，人口的增长、资源的日益消耗以及环境的不断恶化等问题导致陆地上的能源供应日趋紧张，人们把目光纷纷转向了蕴藏丰富资源的海洋。
目前，我国已经把开发海洋资源、发展海洋经济和产业作为国家经济发展的重要战略目标，并将加速发展我国石油化工产业作为实现社会主义现代化建设的一项基本战略思想［1］。
随着海洋油气田项目的建设实施，海洋管道的发展也越来越引起人们的重视。
海洋管道是海洋油气运输与储运的重要组成部分，在海洋油气资源的开发中发挥着不可替代的作用，被喻为海上油气田的“生命线”［2］。
内流对海底悬跨管线管壁应力影响的数值研究的开题报告
内流对海底悬跨管线管壁应力影响的数值研究的开题报告一、研究背景海洋油气资源的开发越来越引起人们的关注和重视。
在海底油气开发中，管线是不可或缺的基础设施，悬跨管线在处于较深水域的情况下尤为重要。
但是，由于受到海水涌动和内流等自然力的影响，悬跨管线会出现剧烈的振荡，从而导致管壁应力过大，进而影响管道的运行安全。
因此，准确地研究内流对海底悬跨管线管壁应力的影响，对于保障海底油气开发的安全运行具有重要的现实意义和科学价值。
二、研究目的和意义本研究旨在通过建立有限元数值模型，计算和分析内流对海底悬跨管线管壁应力的影响。
通过在计算中考虑不同的内流速度和管线屈曲度等因素, 并结合实验结果，探究内流对管线的管壁应力分布和变化规律。
在此基础上，进一步研究内流对管线运行安全性的影响，为海底油气开发提供科学依据。
三、研究方法和内容本研究拟采用以下方法和步骤：1.收集有关内流对管线管壁应力影响的相关文献及实验数据，进行综合性分析，制定研究方案；2.建立合理的海底悬跨管线有限元数值模型，并通过数值仿真计算内流对管线管壁应力的影响；3.在数值计算中考虑内流速度、管线屈曲度、管道壁厚等因素，探究内流对管线管壁应力分布和变化规律；4.通过模拟实验验证模型的准确性和可靠性；5.通过对计算结果和实验数据的分析，研究内流对管线运行安全性的影响。
四、研究进度安排1.收集文献资料及实验数据：3周2.建立管线有限元数值模型：3周3.数值计算及结果分析：4周4.模拟实验：4周5.结果分析与研究结论：2周五、预期成果及创新性本研究将通过建立冲击载荷和管道模型共同考虑海水涌动和内流的作用，模拟在悬跃状态下管道受振荡作用下管壁应力的变化规律，从而为了解管道受到内流干扰时的实际工程问题提供更为可靠和科学的理论依据，为相关企业和科研院所的油气开发提供有益的参考。
运动参数对近波面拍动翼推进性能的影响
运动参数对近波面拍动翼推进性能的影响刘鹏;苏玉民;李宏伟【摘要】The effect of kinematic parameters on the propulsion performance of 2D rigid flapping foil nearby the wave surface was studied. At first, the numerical model of foil under the waves was built based on the computational fluid dynamic (CFD) technique. Then, using wave-generated by velocity inlet boundary method and dynamic mesh technology, both the motions and hydrodynamic performances of foil were simulated and analyzed. The performances of foils which were in infinite fluid and nearby the calm water surface were calculated and compared. The results show that the thrust, propulsive efficiency and the wave devouring efficiency of foil can be maximum when the phase difference between pitch and heave is appropriate. The wake can increase the gradient of foil’s wake vortex and decrease its range when the foil was near the wave surface or with the favorable phase difference between pitch and heave. As a result, the thrust and propulsive efficiency can be improved. In addition, it is beneficial to increase the thrust at larger pitch angle or heave amplitude and higher efficiency can get at larger pitch angle or smaller heave amplitude.%研究水翼不同运动参数对近波面二维刚性拍动翼推进性能的影响。
波流联合作用下海底管道侧向运动数值分析
波流联合作用下海底管道侧向运动数值分析
夏日长;崔少敏;李立业;王林;张颀枫;周清基
【期刊名称】《海洋工程》
【年(卷),期】2024(42)3
【摘要】研究旨在提出波流联合作用下海底管道侧向运动数值模拟分析方法。
通过建立三维离散刚体模拟海床,梁单元模拟海底管道,设置了两个载荷步模拟管道与土壤接触的过程,解决了实体模型不易收敛的问题。
分析了不同管—土法向行为接触刚度、不同管—土切向行为摩擦系数、不同波流参数以及不同单位长度管道水下质量对海底管道侧向运动的影响。
研究表明:海底管道的最大等效应力、最大侧向位移、最大接触压力以及最大横向摩擦剪应力对于管—土法向行为接触刚度的变化并不敏感;管道的最大侧向位移随着管—土切向行为摩擦系数增大而减小,呈现出线性变化的关系;当波高一定时,管道的最大侧向位移随着流速的增加而增大,并且波高越小,最大侧向位移随流速增加的速度明显越大;管道最大侧向位移随着单位长度管道水下质量的增加而减小,并且呈现出线性变化的关系。
【总页数】9页(P170-178)
【作者】夏日长;崔少敏;李立业;王林;张颀枫;周清基
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司;中国船舶科学研究中心;天津大学海洋科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】P754;TE973
【相关文献】
1.海底悬跨管道在波流和地震联合作用时的模型试验研究
2.海底沟槽内管道在波流作用下的水动力掩护效应
3.海底管道在波流联合作用下的冲刷启动研究
4.波流联合作用下的海底沙波移动对海底底床稳定性影响的研究进展
5.波流耦合作用下的海底管道溢油水下运动扩散规律研究
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水翼动力学特性与轴流泵水力性能优化研究的开题报告
水翼动力学特性与轴流泵水力性能优化研究的开题报告一、选题背景水翼和轴流泵是水动力学领域的两个研究热点，二者的研究对于水动力学领域的理论研究和工程应用都具有非常重要的意义。
水翼在水上运动中具有优异的性能，可以提高水上运动器的速度和稳定性，降低水阻；而轴流泵的流体输送效率高、流量稳定等特点，广泛应用于液压机械、水泵等领域。
因此，在水动力学研究中，水翼和轴流泵的特性分析和性能优化是研究人员关注的热点问题。
本文将研究水翼动力学特性与轴流泵水力性能优化的相关问题。
二、研究内容和方法1. 研究水翼的流动特性和力学特性，探究水翼对速度和浸深的响应特性，并利用实验和数值模拟等手段对水翼动力学特性进行分析。
2. 研究轴流泵的水力性能与流动机理，探究流体在轴流泵中的流动状态，建立轴流泵的数学模型，通过模型仿真和实验验证等方法，深入研究轴流泵的水力性能优化。
3. 利用数值模拟和实验研究，开展水翼和轴流泵的相互作用实验，探究水翼和轴流泵相互作用对水翼性能和轴流泵性能的影响和优化措施。
4. 根据水翼和轴流泵的实验和数值分析结果，结合优化分析方法，提出水翼和轴流泵的优化设计方法和方案。
三、预期目标1. 系统了解水翼的流动状态及动力学特性，对水翼水上运动的应用有更深入的了解。
2. 深入了解轴流泵的水力性能与流动机理，提出轴流泵的优化方案，提升轴流泵的性能。
3. 研究水翼和轴流泵的相互作用，深入探究其影响机理，并提出优化方案。
4. 提出水翼和轴流泵的优化设计方案，为实际应用提供指导和支持。
四、研究意义1. 深入探究水翼和轴流泵的特性对于水动力学领域理论研究和工程应用具有非常重要的意义。
2. 对水翼和轴流泵的研究可以促进水上运动、液压机械等领域的技术创新和应用推广。
3. 提出的优化设计方法和方案可以为生产和实际应用提供指导和支持，具有重要的应用价值。
五、实施方案1. 采用实验和数值模拟相结合的方法，开展水翼和轴流泵的相关实验和分析，获取实验数据和理论分析结果。
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翼 板 扰 流 器 的参 数 对 海 底 管 线 水 动 力 特 性 的影 响
刘小 华 ， 王永 学 ， 王 国玉
（ 大连 理 工 大 学 海岸 和 近 海 工程 国 家 重 点 实 验 室 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ４ ）
摘
要： 利用计算流体 力学数值 模拟方法 ， 结合 Ｒ Ｎ Ｇ ｋ － ｅ湍流模 型 ， 对 安装翼板扰 流器 的海底 管线绕流
流板 ， 其 中翼板 扰 流器是 最 常用 的涡激 抑制 装 置 。
国内外 的大部 分研 究工作 主要 是通 过试 验方 法研
一
究螺 旋翼 板 和平 行 翼 板对 立 管 绕 流 特 性 的影 响 ， 目前 对安 装翼 板 的海底 管跨 结构 流动 分析 的数 值 研究 工作 仍很 少 。 以海 底管 线扰 流器 减 振 为 背 景 ， 针对 ４种 翼
光 滑 管线 进 行对 比 ， 分 析 海底 管 线 流场 水 动 力参
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２—１ １
修 回 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２— ２ ６
ｌ 数 学模 型 的建 立
１ ． １ 控 制方程
采用 Ｒ Ｎ Ｇ ｋ － ｅ模 型来 模 拟 近底 面管 线 绕 流
进 行 了 二 维 数 值 模 拟 。 以不 同 布 置 形 式 的翼 板 扰 流 器 为研 究 对 象 ， 通 过 改 变 间 隙 比和 翼 板 高 度 ， 探 讨 其 对 海
底管线绕流水动力特性 的影响 。计算结 果表 明 ： 间隙 比为 ０ ． ３时 ， 翼 板扰流器 抑制 的效果 更好 ， 受力情 况 良 好， 且 Ａ ６ ０型翼板 管线 效果 最佳 ； 间隙 比相 同时升力 系数 和阻力 系数 随着翼板高 度的增加 而增 大。建议实 际 工程中 ， 应尽量避免翼板管线 的悬空高度 ， 同时可在管线 的不 同展 向安装不 同角度 的翼板扰流器 ， 以破坏涡旋
二 维流场 ， 将Ｒ Ｎ Ｇ方 法用 于 Ｓ方程 并 引入湍 能 及 其耗 散率 ８ ， 得 到如下 控制 方程 。
连续 方程 为
垫 ： ０
０
ｆ １ ）
动量 方程 为
基金项 目： 国家自然科学创新研究群体基金（ ￣ ｍｌ Ｏ Ｏ １ ） ； 国家 重 点 基础 研 究 发 展 计 划 （ ９ ７ ３计 划 ）
安 放 在海底 的管线 ， 在波 浪 、 海 流 的冲刷 下或
是 由于海 底地形 不 平 整 等 因素 出 现悬 空 ， 容 易发 生涡激 振 动 现象 ， 进 而 出现 强 度 疲 劳 等破 坏 。 为 了减 小涡 激振 动 的 危 害 ， 人们 研 制 了各 种 涡 激抑 制装 置 ， 如 翼 板扰 流 器 、 屏 蔽装 置 、 减振 器 以及 导
板形 式展 开研 究 ， 采 用 水 流方 向 与其 逆 时 针 旋转 到第一 个 翼板对 称 轴 的夹 角来 命名 这 ４种翼 板 圆
柱， 分别 为 Ａ ０ ０型 、 Ａ ３ ０型 、 Ａ ６ ０型 和 Ａ ９ ０型 ， 见
图１ 四种 翼 板 管 线 几 何 形 状
—
ｄ ） Ａ ９ ０ 型
数 的变化 规律 ， 探讨 间 隙 比、 翼 板高度 比对 不 同形
式翼 板抑 制 涡旋释 放效果 的影 响 。
图１ 。本 文 利 用计 算 流体 力 学 数 值 模 拟 方 法 ， 结 合Ｒ Ｎ Ｇ ｋ － ｅ湍流模 型 ， 取 光 滑管 线 下 端 与海 底 面 的距 离 ｅ ：１ ． ０ Ｄ和 ０ ． ３ Ｄ两 种情 况 、 翼 板高 度 Ｓ＝ ０ ． １ Ｄ、 ０ ． １ ５ Ｄ和 ０ ． ２ ０ Ｄ三种情况 ， 对 固定 雷 诺 数 下 四种翼 板管 线 绕 流进 行 多 组 数 值 计算 ， 同 时 与
第 ３期
— —
船
海
工
程
第４ ２卷
时Ｉ 司；
１ ． ３ 计 算条 件的设 置
ｔ ， —— 流体 的运动 学粘性 系数 ，
ｕ ｊ ＝２ ／ ３ ｋ ３ — ￡ （ Ｏ ｕ ／ Ｏ ｘ ｊ ＋Ｏ ｕ ｊ Ｏ ｘ ） 。
翼板管线与光滑管线绕流计算过程取均匀来 流， 雷诺 数 Ｒ ｅ＝８ ０ ０ ， 湍流模型采 用 Ｒ Ｎ Ｇ ｋ － ８模
第４ ２卷
第３ 期
船 海 工 程
Ｓ ＨＩ Ｐ ＆ ０Ｃ ＥＡ Ｎ Ｅ ＮＧＩ ＮＥ
２ ０ １ ３年 ０ ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ７ ９ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ４ ６
发 放的规律性。
关键词 ： 海底管线 ； 翼板扰流器 ； 间隙比 ； 翼板高度 ； 抑制 涡旋脱落 ； 水动力
中图分类号 ： Ｕ １ ７ ３ ． ８ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ １ ６ ９ － ０ ５
（ ２ ０ １ １ Ｃ Ｂ ０ １ ３ ７ ０ ２ ）
警 — — ＋ 十 Ｕ Ｊ 箬 — Ｏ ｘ — ： 一 — Ｐ — Ｏ 老 一 ｘ ＋ 十 蠹 — — ［ Ｉ Ｌ １ Ｊ 筹 — — 一 ］ Ｍ 一 一 Ｊ ｌ （ 、 ２ Ｚ ） Ｊ
式中： 下标 — — 坐标 分量 ；
第一作者简介 ： 刘小华 （ １ ９ ８ ９一） ， 女， 硕 士生 研 究方向 ： 带扰流器管线动力特性 的数值研究
Ｅ． ｍａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｕ ｘ ｈ ｄ ｌ Ｕ ｔ ＠ １ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ
“ —— 方 向的流体运动速度分量 ；
ｐ — — 流体压 力 ；
１ ６ ９
型， 对 流项采 用二 阶迎风 格式 ， 压 力 与速 度耦合 采
用Ｓ Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ Ｃ算 法 ， 为防止迭 代过 程数 值 的发散 和 不稳定 ， 对 动量方 程采用 欠松 弛技术 ， 同时 为了得 到准 确 的瞬态响应 结果 ， 采用复 合 时间积分 技术 。