波流环境中垂荡板水动力特性及其对浮式平台运动性能影响研究

基本信息
批准号:51509152
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:田新亮
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李欣,李俊,熊凌志,邓燕飞,吴丞昊
关键词:
计算流体动力学模型试验数值波浪水池垂荡板振荡流
结项摘要

The motion performance of floating offshore platforms, especially the heave motion performance, has been the research hotspot in offshore engineering around the world. As one of the effective devices in heave motion optimization, heave damping plates have been applied in improving the heave performance of SPAR and some new concepts of floating platforms. Research on the hydrodynamics of heave damping plates and their effects on motion responses of floating platforms in currents and waves is proposed and the main contents include: hydrodynamic characteristics of and the flow field around a heave damping plate in current conditions, interaction mechanisms between heave damping plates and free surfaces and waves; motion prediction of the platform with heave damping plates in wave and current conditions. CFD simulations, towing tests, forced oscillation tests and PIV measurements will be conducted to investigate the effects of current, oscillation amplitude and inclination angle of heave damping plates on the added mass, damping and current drag coefficients, to investigate the effects of immersion depth, oscillation amplitude and incident wave parameters on the hydrodynamics of heave damping plates near the free surfaces, to develop and validate the numerical model for predicting the motion responses of platform with heave damping plates. The present research will be helpful for not only enriching the knowledge of hydrodynamics of heave damping plates in waves and currents, but also providing theoretical basis and analysis method for engineering applications.

浮式海洋平台的运动性能特别是垂荡运动性能是国内外海洋工程领域的前沿研究热点。垂荡板作为平台垂荡运动性能优化的有效装置之一,已广泛应用于SPAR平台和一些新型浮式平台。本课题将针对垂荡板在波流环境中的水动力特性及其对浮式平台运动性能的影响开展深入研究,内容包括:水平流中垂荡板的水动力性能和周围流场形态,垂荡板与自由液面和波浪相互作用机理,波流联合作用下平台和垂荡板系统的运动响应预报。课题采用CFD数值模拟、水池拖曳和强迫振荡试验、PIV精细流场测量等研究手段,揭示水平流中垂荡板的附加质量、阻尼系数和流阻力系数随水平流速、垂荡振幅和垂荡板倾角的变化规律,阐明垂荡板浸没深度、振幅、入射波参数等对近自由液面的垂荡板的水动力特性影响规律,建立并通过试验验证垂荡板和平台系统运动响应精确预报数值模型。研究成果将显著提升关于波流环境中垂荡板水动力性能的认知,为垂荡板在浮式平台的应用提供理论基础和分析方法。

项目摘要

浮式海洋平台的运动性能特别是垂荡运动性能是国内外海洋工程领域的前沿研究热点。垂荡板作为平台垂荡运动性能优化的有效装置之一,已广泛应用于SPAR平台和一些新型浮式平台。垂荡板的水动力特性对深海平台的运动性能抑制具有重要影响。本课题以此为背景,针对平板结构和垂荡板在复杂环境中的流体动力特性和复杂尾流特性开展研究,内容包括:低雷诺数下圆盘尾流形态直接数值模拟、倾斜圆盘绕流数值模拟、高雷诺数下圆盘绕流大涡模拟、低雷诺数下振荡平板周围流场形态研究、垂荡板模型强迫振荡试验研究等5个主要部分。研究采用数值模拟和模型实验相结合的方法。数值模拟基于开源CFD程序OpenFOAM开展。研究深入探讨了低雷诺数下圆盘尾流的多种流动形态及其随着雷诺数的变化规律,发现了倾斜圆盘尾流的5种流动形态并对其临界雷诺数和倾角边界进行准确界定,揭示了高雷诺数下圆盘尾流的流动特性,首次发现振荡圆盘在低雷诺数下的5种不同的流动形态,基于实验的垂荡板模型强迫振荡实验获得了不同形状垂荡板的水动力参数。项目共发表论文13篇,其中,SCI论文11篇,两篇论文发表在Journal of Fluid Mechanics。研究工作对于揭示垂荡板的水动力特性具有重要意义,对垂荡板的设计和性能优化提供了理论基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
2

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
3

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
4

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
5

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017

田新亮的其他基金

相似国自然基金

1

浮式平台调谐减振-发电垂荡板及其半主动控制系统研究

批准号:51809096
批准年份:2018
负责人:刘鲲
学科分类:E1101
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

深海SPAR平台浮力罐及垂荡板性能与优化

批准号:50979057
批准年份:2009
负责人:杨建民
学科分类:E1101
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
3

垂荡浮子式间歇吸水浮射流装置的水动力特性及氧传输机理研究

批准号:51879251
批准年份:2018
负责人:尹则高
学科分类:E1101
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
4

气垫驳船型浮式风机平台及其水动力性能研究

批准号:51579056
批准年份:2015
负责人:马庆位
学科分类:E1101
资助金额:68.00
项目类别:面上项目