海洋管束振动分析：流固耦合的分域求解算法

"横向流激发弹性管振动的分域求解算法" 海洋石油开采与核能设施中的管束系统，如丛式井组隔水管和换热器管束，在流体横向流动的影响下，经常会引发管束振动，甚至可能导致管束的碰撞与断裂失效。为了解决这一问题，"横向流激发弹性管振动的分域求解算法" 提出了一种创新的计算方法。该算法由岳欠杯、刘巨保和刘德共同研发，基于非线性结构动力学和计算流体动力学理论。 文章首先将弹性管模型化为多个梁单元，利用非线性动态方程来描述其运动特性。这种非线性处理能够更精确地模拟因流体作用而产生的复杂振动行为。在流体领域，研究者采用了圆筒状的实体单元，并应用计算流体动力学方程来刻画流体的行为。流固耦合界面是关键所在，这里他们推导出了界面位移、速度和载荷的计算公式，同时制定了收敛判断准则，确保了模型的稳定性和准确性。 通过分域求解算法，研究人员能够将流体域和结构域的问题分开处理，再在接口处进行耦合计算。这种方法显著降低了计算复杂性，同时保证了结果的精度。算例对比显示，分域求解算法得到的结果与全域求解吻合度较高，证明了算法的有效性。 这一算法的提出对于解决复杂流体环境中多根管束的振动和碰撞问题具有重要意义。它为实际工程中的这类问题提供了实用且高效的计算工具，有助于预防和控制因流体诱导的管束振动可能导致的设备故障。 关键词：管束振动；流固耦合；分域求解；弹性管 总结来说，这项研究为解决弹性管在横向流体作用下的振动问题提供了一个新的数值分析方法，通过分域求解算法，可以更高效、准确地预测和分析管束的动态响应，为相关领域的工程设计和安全评估提供了有力的理论支持。