深水管线流固耦合问题的数值方法研究

深水管线流固耦合问题在海洋工程中广泛存在，由于管线细长和受弹性支撑，管线会发生柔性变形，在不同水深流动区域会激发不同模态的涡激振动现象，海底管线附近海床在复杂流场作用下会发生陶蚀现象，从而形成复杂的流体力学问题，是深海海洋工程极为关注和亟待解决的关键问题之一。本项目利用申请人及合作者提出的多重网格虚拟边界法，结合ALE方法、移动网格和分块并行技术，构建一个新的数值方法：流体-固体流场统一法，数值模拟典型的深水管线流固耦合问题，包括复杂形状管线涡激振动和锁定现象、管线柔性变形与流场相互作用、海底管线柔性变形与周围复杂流场相互作用等，为新型深水海洋平台和海底管线的设计、施工、运行与监测提供理论依据和技术支持。同时，还可以为其它相似的流固耦合问题(如螺旋桨和涡轮机叶片的振动现象)的机理探讨，模型构建和数值分析提供新的可借鉴的数值方法。本项目研究对丰富流固耦合理论和计算流体力学的发展都有重要意义。