1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景

随着社会的发展，人们对于资源和能源的需求日益增长，并已经从陆地逐渐地转移到了海洋。在海洋资源开发利用中，各种各样的海洋工程结构物应运而生，比如海洋平台，海上风力发电装置，水下机器人等，在这些海洋结构物中，不可避免的大量使用了圆柱形结构，比如海洋平台桩腿、海洋立管、海洋系泊索等，这些圆柱形结构是海洋资源开发工程装备中的重要组成部分，在复杂的海洋环境中，极易发生破坏，引起破坏的重要原因是涡激振动。涡激振动的产生是由于流体经过结构物后，在其左右两侧产生周期性交替脱落的旋涡，使结构物受到周期性变化的升力，如果升力变化的频率与结构物的固有频率相近，就会导致共振。近年来关于海洋结构物的涡激振动的研究越来越受到重视，在数值模拟和实验方面都取得了一定的进展，但是还有很多问题亟待解决。

1.2 目的和意义

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容和目标

本文在了解圆柱绕流和涡激振动问题的相关基本理论知识和掌握ANSYS使用方法的基础上，运用数值方法对此问题开展研究。论文主要包括以下两方面的内容：

(1)运用ANSYS对二维圆柱绕流和涡激振动问题进行数值模拟，掌握绕流特性和涡激振动规律。这些特性和规律包括流场分布、涡的脱落形式、圆柱的升力系数及阻力系数分布、振动幅值等等。

(2)在单圆柱问题的基础上进行延伸，运用ANSYS对二维双圆柱的绕流和涡激振动问题进行数值模拟，研究圆柱之间的相互扰动，研究圆柱间隔距离对圆柱尾流以及涡激振动的影响。

2.2 技术方案

本文采用的物理模型是受弹性支撑的二维圆柱体振动模型，计算流体力学方程是不可压缩流体的连续性方程和N-S方程

运用ANSYS建立圆柱模型和计算网络模型并进行求解，对计算结果进一步分析，研究其流场分布、涡的脱落形式、圆柱的升力系数及阻力系数分布、振动幅值等性质。ANSYS对此有成熟、可视化的后处理方法。

本文技术路线如图2所示。

图2 技术路线框图

3. 研究计划与安排

第 1-3 周 查阅相关资料，学习圆柱绕流及涡激振动的基本理论和研究现状，学习使用ansys，完成外文翻译与提交开题报告。

第 4-5 周 熟练掌握ansys的使用，并构建好二维圆柱绕流计算模型。

第 6-9 周 完成二维圆柱绕流数值模拟，并得到有效的结果。并建立二维圆柱涡激振动模型。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] issc’2000. structural design of pipeline, riserand subsea system, special task committee v.5 report[a]. proc. of the 14thissc[c], ohtsubo, h. and sumi, y., edts., nagasaki, japan, 2002,2.

[2] hartlen r t, currie i g. lift-oscillator model ofvortex-induced vibrations[j], asce journal of engineering mechanics, 1970, 96:577-591.

[3] vandiver j k, li l. shear7 program theorymanual[r]. mit, department of ocean engineering, 1999.