基于尾流振子模型渦激振動數(shù)值模擬的加權顯隱交替計算數(shù)值方法

打開文本圖片集

摘要：采用尾流振子模型對柔性圓柱體建立振動控制耦合方程，以實現(xiàn)立管渦激振動（VIV）行為的準確預測和分析。鑒于方程的非線性、耦合性以及偏微分特征，提出一種新算法，即加權顯隱交替計算數(shù)值方法，并對4種不同長徑比的立管進行數(shù)值模擬。結果表明：該方法在提升計算效率的同時，也增強數(shù)值穩(wěn)定性；不同的空間和時間步長對差分格式穩(wěn)定性以及計算速度存在影響，應靈活地調整這些參數(shù)以獲得最佳的模擬效果；不同加權系數(shù)組合的數(shù)值解的精度對加權系數(shù)的選擇并不敏感，選擇計算簡單且穩(wěn)定性好的加權系數(shù)即可；深海立管的振動行為呈現(xiàn)出明顯的方向性特征，這一行為是由行波和駐波的共同作用所引導；行波主要對立管的中部區(qū)域產生影響，而駐波則主要作用于立管的兩端；隨著立管長徑比的增加，行波的影響逐漸向立管中上部分遷移，并且它控制的區(qū)間長度也隨之增大，同時駐波對立管下端的影響變得越發(fā)顯著，參與渦激振動的模態(tài)數(shù)量也相應增加。（剩余15247字）