海洋立管涡致耦合振动CFD数值模拟研究的任务书.docx

海洋立管涡致耦合振动CFD数值模拟研究的任务书
一、研究背景
海洋立管涡致耦合振动是海洋结构与流体运动之间相互作用的一种重要表现形式，具有很高的实际应用价值。比如在海洋工程中，立管是海洋油气开发中的重要设备，然而由于海洋环境的复杂性，立管受到的环境作用力和流体干扰较大，从而使得立管的振动表现出一系列复杂的耦合特征。针对海洋立管涡致耦合振动的研究，可以提高立管的工作效率，预测维修和更新成本，并确保人员和物资的安全。
二、研究目标
本研究旨在基于CFD数值模拟方法，探究海洋立管涡致耦合振动的原理、机理和特征，分析其对立管性能的影响，为立管的设计、优化和实际应用提供理论依据。
三、研究内容
1.立管涡致振动特征理论分析：包括海水流场对立管涡致振动的影响机理、立管涡激励作用特征以及立管固有频率等；
2.CFD数值模拟方法研究：通过学习CFD数值模拟的原理和方法，建立适当的计算模型，优化求解方法，分析影响计算准确性的因素，并探究立管涡致耦合振动计算的特点和难点；
3.实验设计与数据采集：设计相应的实验方案，通过实验采集立管振动的相关数据，包括海水流场数据、立管振动数据、涡激励作用数据等；
4.数值模拟与实验对比分析：将实验数据与CFD数值模拟结果进行对比分析，分析其异同及原因，并进一步分析立管涡致振动变化规律和机理。
四、研究方法
本研究将采用CFD数值模拟方法和实验相结合的研究方法。具体地，针对立管涡致耦合振动的特点和要求，建立适当的海洋立管涡致耦合振动计算模型，并利用AnsysFluent软件进行CFD数值模拟，分析立管涡致耦合振动特征及其对立管性能的影响机理；同时进行实验室试验，采集海水流场数据、立管振动数据、涡激励作用数据等，分析立管涡致振动的特征，进一步验证数值模拟模型，对比分析数值结果和实验数据，得出相应的结论。
五、研究意义
本研究重点探究海洋立管涡致耦合振动的原理、机理和特征，为立管的设计、预测、维修和更新成本提供理论依据。在具体应用中，本研究可为海洋工程领域提供科学的理论和实验依据，优化立管的技术参数，提高立管的工作效率，降低运行成本，同时确保人员和物资的安全。
六、研究计划
（1）前期调研和准备阶段：6个月
研究文献调研，了解立管涡致耦合振动的理论及相关实验技术，熟悉CFD数值模拟方法，准备相应的实验设施和实验方案，制定详细的研究计划表。
（2）CFD数值模拟计算与分析阶段：10个月
根据研究目标和内容，采用AnsysFluent软件，建立立管涡致耦合振动的CFD数值模型，并进行数值模拟计算，结果进行分析和对比，微调模型和算法，得出研究结论和发现。
（3）实验室试验和数据采集阶段：6个月
在实验室进行相应的试验，采集立管振动的相关数据，包括海水流场数据、立管振动数据、涡激励作用数据等。
（4）数据分析和结果整理阶段：4个月
对实验数据和数值模拟结果进行对比分析，总结和归纳研究成果。撰写研究报告和论文，做好成果的宣传和推广工作。
七、研究经费估算
本研究计划的总经费为100万元，具体分配如下：
（1）实验材料费：20万元；
（2）设备费及人工费用：50万元；
（3）差旅费及会议费用：15万元；
（4）研究报告和论文出版费：15万元。
八、参考文献
[1]汪德忠.海洋立管耦合振动数值模拟及试验研究[D].天津：天津大学，2014.
[2]杜翔,张泽峰,彭岳,等.基于CFD的海洋结构涡致耦合振动数值模拟[J].海洋工程，2018，36(2)：165-171.