两种典型立柱截面涡激运动的分析研究 被引量：13

1

作者 谷家扬 杨建民 肖龙飞 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期1184-1194,共11页

文章引入雷诺平均法求解NS方程结合SST k-ω湍流模型对两种典型立柱截面限制流向和不限制流向的涡激运动进行了数值模拟和实验对比。采用GAMBIT软件分区建立计算网格,立柱和流场的流固耦合通过计算外部流场作用于柱体的瞬时升力和拖曳力... 文章引入雷诺平均法求解NS方程结合SST k-ω湍流模型对两种典型立柱截面限制流向和不限制流向的涡激运动进行了数值模拟和实验对比。采用GAMBIT软件分区建立计算网格,立柱和流场的流固耦合通过计算外部流场作用于柱体的瞬时升力和拖曳力,将求解运动微分方程的四阶Runge-Kutta代码嵌入UDF求解器中,并运用动网格技术实现流场更新。研究发现,在约化速度从2到15范围内限制流向及不限制流向下圆柱横向横幅皆约为方柱的2.5倍,圆柱振幅曲线在限制流向和非限制流向均出现了跳跃现象,而方柱振幅在限制及不限制流向下皆表现为连续。限制流向下圆柱进入频率锁定区域比不限制流向下略快,而脱离锁定区域时约化速度基本相同。不限制流向下圆柱和方柱流向平衡点位移随约化速度线性增大,流向最大幅值均为0.15D左右,但振幅走势完全不同。最后对"相位开关"、"反相"、涡脱结构形式等进行了分析和讨论。 展开更多

关键词 涡激运动 动网格 频率锁定 UDF

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深水张力腿平台非线性涡激特性及水动力性能研究 被引量：5

2

作者 谷家扬 陶延武 +1 位作者 杨建民 肖龙飞 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期369-380,共12页

平台涡激运动易导致立管及系泊系统疲劳损伤,危害其安全稳定性。该文引入雷诺平均法求解NS方程结合DES湍流模型对不同流速下深水张力腿平台三维涡激运动及流场特性进行了数值研究。采用GAMBIT软件建立计算网格,将求解动力学控制方程的... 平台涡激运动易导致立管及系泊系统疲劳损伤,危害其安全稳定性。该文引入雷诺平均法求解NS方程结合DES湍流模型对不同流速下深水张力腿平台三维涡激运动及流场特性进行了数值研究。采用GAMBIT软件建立计算网格,将求解动力学控制方程的代码嵌入UDF求解器中,采用动网格技术实现流场更新并求得作用于平台立柱和浮箱上的瞬时升力和拖曳力。采用最大值统计法和均方根统计法进行数据统计。研究发现：张力腿平台涡激运动流向振幅的大小随着约化速度的增大而增大,但在小范围内波动;横向振幅曲线最大值出现在0°来流、约化速度U~＊=8.0处,大小为0.38D;三种来流工况流向平衡位置随无因次速度的增大而增大,但增长速度有所区别,22.5°和45°下流向平衡位置的增加速度要明显大于0°来流;22.5°来流升力系数谱能量较为分散,立柱及浮箱之间的干扰具有强非线性效应;最后对张力腿平台表面压力系数分布及涡量等值面特性进行了分析和探讨。 展开更多

关键词 涡激运动 张力腿平台 动网格 UDF

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新型深吃水多立柱FDPSO变截面立柱涡激运动特性研究（英文） 被引量：4

3

作者 谷家扬 谢玉林 吴介 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1098-1108,共11页

文章采用FLUENT软件结合分离涡法对某新型深吃水多立柱FDPSO变截面立柱涡激运动特性开展了研究。将变截面立柱涡激振动系统简化为质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,通过计算出流场作用于柱体... 文章采用FLUENT软件结合分离涡法对某新型深吃水多立柱FDPSO变截面立柱涡激运动特性开展了研究。将变截面立柱涡激振动系统简化为质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,通过计算出流场作用于柱体的瞬时升力与阻力,并基于UDF程序求解运动微分方程同时运用动网格技术实现流场更新,实现了对变截面立柱涡激运动的数值模拟。对不同来流速度下变截面柱绕流和涡激运动特性进行了研究,分析了变截面柱阻力系数、升力系数、运动幅值和运动轨迹等,研究发现：在高雷诺数单柱绕流模拟中采用三维数值模型更具优势,变截面柱后方同一时间内可能有多个旋涡产生,旋涡之间相互影响,抑制了旋涡对柱体的升阻力作用;在折合速度6~9范围内,变截面柱未出现明显“锁定”现象;变截面柱涡激运动的横荡振幅峰值在U_r=4.5,约为1.2D;变截面柱流向平衡位置随着折合速度增加而增加;变截面柱运动轨迹出现了典型的“8”字形,但变截面柱的轨迹相对较紊乱。 展开更多

关键词 变截面柱 涡激运动 动网格 UDF

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阵列四柱绕流的数值模拟 被引量：5

4

作者 刘为民 谷家扬 卢燕祥 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2012年第6期534-540,共7页

阵列四柱绕流特性是研究海洋结构物涡激运动的基础,文中引入雷诺平均法求解NS方程,结合SST k-ω湍流模型阵列四立柱绕流进行了数值模拟.根据中国南海流场实际分布特点,选取6个典型流速,由于阵列四柱结构对称,故选取3个来流方向进行研究... 阵列四柱绕流特性是研究海洋结构物涡激运动的基础,文中引入雷诺平均法求解NS方程,结合SST k-ω湍流模型阵列四立柱绕流进行了数值模拟.根据中国南海流场实际分布特点,选取6个典型流速,由于阵列四柱结构对称,故选取3个来流方向进行研究.在对单个方柱绕流的斯特哈尔数与相关实验和数值模拟进行验证对比的基础上,研究了张力腿四立柱升力系数、拖曳力系数、立柱截面上的涡强分布以及尾涡泄放结构,采用频谱分析方法研究了阵列方柱频域特性.数值模拟结果表明:四立柱在0°及45°流向时四立柱的涡泄频率大于单方柱的涡泄频率,而22.5°时两者基本相同,四立柱的斯特哈尔数均大于单个立柱,各立柱涡强最大值均位于上游立柱迎流面拐点处,尾流涡泄结构均表现为2S模式. 展开更多

关键词 阵列四柱 绕流特性 斯特哈尔数 尾涡结构

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基于CFD的半潜式钻井服务支持平台拖航阻力数值分析 被引量：4

5

作者 刘为民 谷家扬 卢燕祥 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第2期103-108,共6页

通过分离涡模拟法(detached eddy simulation,DES)对半潜式钻井服务支持平台拖航阻力进行了研究,重点对平台拖航阻力、阻力系数和平台表面附近流场分布等特性进行了研究.研究表明:流方向下平台各结构所受阻力各不相同,下浮体占据总阻力... 通过分离涡模拟法(detached eddy simulation,DES)对半潜式钻井服务支持平台拖航阻力进行了研究,重点对平台拖航阻力、阻力系数和平台表面附近流场分布等特性进行了研究.研究表明:流方向下平台各结构所受阻力各不相同,下浮体占据总阻力比最大(尤其是90°来流方向下).阻力系数及升力系数时历曲线变化具有"脉动性".通过平台表面附近流场分布可以分析涡形成及受力原因,逆方向流及涡之间相互作用使得阻力有所减小. 展开更多

关键词 半潜式钻井服务支持平台 阻力 阻力系数 流场 CFD

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基于Rankine源法的小水线面双体科考船耐波性预报 被引量：3

6

作者 吴介 谷家扬 +1 位作者 管义锋 耿培腾 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第2期103-107,共5页

采用基于三维时域Rankine源方法的水动力分析软件Wasim,对某小水线面双体科考船在不同航速、不同海况与不同浪向下的耐波性进行了计算与分析,重点对不同工况下小水线面双体船横摇、纵摇和垂荡性能进行了研究.研究表明:无航速时,横摇有... 采用基于三维时域Rankine源方法的水动力分析软件Wasim,对某小水线面双体科考船在不同航速、不同海况与不同浪向下的耐波性进行了计算与分析,重点对不同工况下小水线面双体船横摇、纵摇和垂荡性能进行了研究.研究表明:无航速时,横摇有义单幅值极大值出现在90°浪向,纵摇极大值出现在0°与180°浪向;较高航速时,横摇响应最大单幅值出现在60°与90°浪向,纵摇在30°,150°和180°浪向时明显较大;波浪对连接桥的砰击会显著影响SWATH船的运动响应,使垂荡运动幅值显著增大;随航速的提高,顺浪航行下纵摇运动幅值逐渐减小. 展开更多

关键词 小水线面双体船 耐波性 Wasim 运动响应

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新型浮式钻井生产储油平台涡激运动数值模拟及试验研究 被引量：1

7

作者 谷家扬 谢玉林 +2 位作者 陶延武 黄祥宏 吴介 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期878-885,共8页

利用数值模拟方法对浮式钻井生产储油平台(Floating Drilling Production Storage Offloading,FDPSO)涡激运动特性开展了研究.采用雷诺平均法求解Navier-Stokes(N-S)方程,运用DES(Detached Eddy Simulation)湍流模型及CFD(Computational... 利用数值模拟方法对浮式钻井生产储油平台(Floating Drilling Production Storage Offloading,FDPSO)涡激运动特性开展了研究.采用雷诺平均法求解Navier-Stokes(N-S)方程,运用DES(Detached Eddy Simulation)湍流模型及CFD(Computational Fluid Dynamics)动网格方法对FDPSO平台的涡激运动流场特性进行了模拟;同时采用1∶80的缩尺比物理模型,在上海交通大学海洋工程国家重点实验室的海洋工程水池中进行了模型试验研究.试验考虑了系泊系统以及平台不同自由度之间耦合作用对平台涡激运动的影响,并将数值模拟和模型试验结果进行对比,分析了新型多立柱浮式钻井平台流向和横向涡激运动时间历程、频谱特性、锁定现象等以揭示其涡激运动的内在机理,为该型平台的设计提供借鉴和参考. 展开更多

关键词 浮式钻井生产储油平台 模型试验 数值模拟 涡激运动

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平台运动影响下张力腿涡激振动特性研究（英文） 被引量：1

8

作者 谷家扬 杨建民 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期677-689,共13页

张力腿涡激振动易引起系泊系统的疲劳损伤,危害张力腿平台的安全性和可靠性。该文借鉴细长立管涡激振动的相关研究,同时考虑张力腿与立管在截面尺度、预张力大小以及边界条件存在的巨大差距,采用切片理论结合CFD数值模拟方法,对平台运... 张力腿涡激振动易引起系泊系统的疲劳损伤,危害张力腿平台的安全性和可靠性。该文借鉴细长立管涡激振动的相关研究,同时考虑张力腿与立管在截面尺度、预张力大小以及边界条件存在的巨大差距,采用切片理论结合CFD数值模拟方法,对平台运动影响下张力腿涡激振动开展了研究。考虑定常张力与时变张力对涡激振动的影响,采用GAMBIT软件分区建立了多切片计算网格,将编制求解涡激振动的UDF程序嵌入Fluent软件中,采用动网格技术实现流场的更新并计算作用于张力腿上的瞬时升力和拖曳力。文中还比较了仅考虑流和考虑浪、流联合作用张力腿的时变张力影响,研究了两种典型波高共计六种工况,计算结果表明:随着流速的增加,各模态权重比例将发生跳转现象;尽管由于平台运动导致张力腿受力的随机性,但平台运动对张力腿涡激振动影响较小。 展开更多

关键词 张力腿 涡激振动 平台运动 尾涡结构

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渗流诱发套损机制与数值计算 被引量：18

9

作者 刁顺 杨春和 +1 位作者 刘建军 黄小兰 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期327-332,共6页

油田套损是石油工程中的一大技术难题,多年来困扰着各油田。大量的现场调查和理论分析表明,油田套损与油藏渗流场动态变化密切相关。无论是剪切套损、拉伸套损还是挤压套损,都是渗流引起应力场调整,最终导致套管受力损伤。基于油藏流固... 油田套损是石油工程中的一大技术难题,多年来困扰着各油田。大量的现场调查和理论分析表明,油田套损与油藏渗流场动态变化密切相关。无论是剪切套损、拉伸套损还是挤压套损,都是渗流引起应力场调整,最终导致套管受力损伤。基于油藏流固耦合理论,分析了油田渗流诱发套损的机制,建立了油藏渗流-应力耦合计算的数学模型,并介绍了利用流固耦合进行套损预测计算的算例,对于套损防控具有重要的理论指导意义。 展开更多

关键词 套损 渗流 地应力 数值模拟 流固耦合

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月池参数对船型FDPSO水动力特性的影响研究 被引量：2

10

作者 黄祥宏 蒋志勇 +1 位作者 谷家扬 耿培腾 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期12-17,共6页

浮式钻井生产储油轮是深水油气开发的主要装备之一,文中考虑2种典型月池形状(方形和圆形)和不同月池尺寸,采用Sesam软件对不同月池参数时FDPSO的水动力性能和系泊系统张力特性开展了计算和对比分析,介绍了深水FDPSO船型主要尺度以及锚... 浮式钻井生产储油轮是深水油气开发的主要装备之一,文中考虑2种典型月池形状(方形和圆形)和不同月池尺寸,采用Sesam软件对不同月池参数时FDPSO的水动力性能和系泊系统张力特性开展了计算和对比分析,介绍了深水FDPSO船型主要尺度以及锚链、立管主要参数,在频域内对运动响应幅值算子RAO、附加质量、阻尼、平均波浪漂移力进行了计算,在此基础上选择生存工况,对不同月池参数时的六自由度运动响应的最大值、最小值及平均值进行了统计分析.研究发现:大尺寸月池对运动响应幅值算子RAO、附加质量和阻尼影响较大;船体旋转运动较平移运动受月池影响明显;锚链受力随月池尺寸的变大而增加.文中的研究可为深水FDPSO月池设计提供一定的借鉴和参考. 展开更多

关键词 浮式钻井生产储油轮 月池 运动响应 系泊特性

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泥岩蠕变引起套管变形的机理研究与防治措施 被引量：1

11

作者 秦菲 《中国石油和化工标准与质量》 2024年第11期135-137,共3页

泥岩断层蠕变位移与非均匀地应力易使套管外壁局部产生附加载荷,造成应力分布不均发生变形,因而导致油气井开采效率降低,开发成本增加。为了防治套管变形,本文基于非均匀地应力下泥岩蠕变机理,研究套管的应力分布规律,明确套管的变形机... 泥岩断层蠕变位移与非均匀地应力易使套管外壁局部产生附加载荷,造成应力分布不均发生变形,因而导致油气井开采效率降低,开发成本增加。为了防治套管变形,本文基于非均匀地应力下泥岩蠕变机理,研究套管的应力分布规律,明确套管的变形机理。利用有限元分析方法进行蠕变分析,并提出防治措施,以提高固井质量。 展开更多

关键词 泥岩蠕变 套管变形 地应力 非均匀性 蠕变分析

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