基于Fluent的海底管道流固耦合分析

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基于Fluent的海底管道流固耦合分析

海底管道是通过密闭的管道在海底连续地输送大量油(气)的管道,是海上油(气)田开发生产系统的主要组成部分,也是目前最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式。

海底管道的很多破坏是由管道悬跨引起的,而管道悬跨对管道产生的影响主要是,由海水在海流作用下流经管跨时伴随发生周期性的漩涡脱落引发的管道周期性振动引起的。这种由漩涡脱落激发的管道周期性振动称为涡激振动,会在弹性工程结构中诱发大振幅振动,对工程结构有摧毁性作用,海底管道涡激振动的研究对海底管道安全生产意义重大。它决定海底管道的使用寿命,是引发管道疲劳破坏的主要因素。正确地认识和描述海底管道涡激振动特性,是当前工程界所共同关心的问题。

FLUENT双向流固耦合计算

以往FLUENT需要借助第三方软件进行双向流固耦合计算,但在ANSYS 14.0版本之后,workbench中加入了一个新的模块System Coupling,可以实现fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。

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新建工程

基于Fluent的海底管道流固耦合分析

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建立模型

流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同,它需要同时创建流体模型与固体模型。在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。

基于Fluent的海底管道流固耦合分析

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流体设置

在流体设置中,主要进行动网格设置,其它设置与单独进行FLUENT仿真完全一致。其中流固耦合面运动方式为system coupling。

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固体设置

固体设置中,主要是添加流固耦合面及固定边界约束。

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耦合设置

在System Coupling中,需要设置耦合时间,创建流固耦合面以及各求解器的启动顺序,最终完成耦合计算。

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计算结果

基于Fluent的海底管道流固耦合分析

基于Fluent的海底管道流固耦合分析

基于Fluent的海底管道流固耦合分析

流固耦合力学基础及其应用

作者:叶正寅 / 王刚 / 张伟伟 (作者)

始发于微信公众号: 声振之家

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