梯度流下隔水管涡激振动的三维数值模拟

摘要

对实际尺寸和实际洋流条件下隔水管涡激振动(VIV)机理的认识极为缺乏.本研究针对直径0.5334m、长径比643的隔水管在均匀流(0.8rn/s)和线性变化梯度流(0.1～1.5m/s)情形下的VIV问题进行了三维流固耦合数值模拟.通过求解雷诺平均N-S(RANS)方程和k-ω湍流模型获得流场数值解;基于三维实体单元的有限元方法数值模拟获得隔水管动力响应特性.结果表明,隔水管振动时出现非对称弯曲大变形现象,均匀流运动轨迹呈现变形的"8"字形,梯度流下隔水管在大多数情况下的变形无"8"字型特征;均匀流与梯度流产生的线内振动差别不大,但横向振动差别明显;横流向振动的均方根位移都呈3阶模态.