清华大学深圳国际研究生院王恩浩获国家专利权
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龙图腾网获悉清华大学深圳国际研究生院申请的专利一种计及平台运动的深水立管涡激振动数值模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120724908B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511134178.X,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种计及平台运动的深水立管涡激振动数值模拟方法是由王恩浩;高烁设计研发完成,并于2025-08-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种计及平台运动的深水立管涡激振动数值模拟方法在说明书摘要公布了:一种计及平台运动的深水立管涡激振动数值模拟方法,包括:构建深海立管的空间点运动方程,及基于尾流振子方程的流体力模型;输入立管结构参数、平台运动参数与背景流场参数,以及涡激振动模拟所需的无量纲数和经验参数;设置计算总时长与时间步长,将立管离散为杆件元,设定初始条件和边界条件;采用中心差分法同步求解空间点运动方程与尾流振子方程,循环更新各空间点的位移、转角和尾流变量,实现涡激振动响应的动态预测。该方法能高效准确获取深水立管在平台运动和背景流场共同作用下的位移、速度等涡激振动响应特性,为深水立管结构分析、优化设计和性能提升提供计算效率高、适应性强的数值模拟手段与重要的技术支持。
本发明授权一种计及平台运动的深水立管涡激振动数值模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种计及平台运动的深水立管涡激振动数值模拟方法,其特征在于,包括以下步骤: 模型建立步骤:构建深海立管的空间点运动方程,并建立基于尾流振子方程的流体力模型; 所述空间点运动方程的构建具体包括:基于向量式有限元法将立管离散为杆件元和空间点,每个空间点的运动变量包含位移和转角;在途径单元内依据牛顿第二定律建立运动方程,包括质量平衡方程和力矩平衡方程;通过虚拟逆向运动剥离杆件元的刚体位移分量,计算纯变形内力与内力矩;所述内力及内力矩计算具体包括:通过虚拟逆向运动分离杆件元的刚体平移与转动,提取纯变形量;基于材料力学理论计算节点内力和弯矩;依据空间杆件元静力平衡条件集成内力与内力矩,并映射至空间点; 参数输入步骤:输入深海立管的结构参数、平台运动参数、背景流场参数,以及涡激振动模拟所需的无量纲数和经验参数; 求解设置步骤:设置计算总时长与时间步长,将立管沿长度方向离散为杆件元,设定初始条件和边界条件; 全局空间点求解步骤:采用中心差分法同步求解空间点运动方程与尾流振子方程,循环更新各空间点的位移、转角和尾流变量,实现涡激振动响应的动态预测; 所述全局空间点求解步骤中:采用显式中心差分格式离散空间点运动方程和尾流振子方程;在每个时间步内依次执行:更新空间点位移与转角;基于纯变形量计算内力与内力矩;求解尾流振子方程,更新无量纲尾流变量;其中,将立管振动加速度作为输入项与尾流振子方程相耦合;显式更新尾流变量,驱动流体力模型的实时计算;根据流体力模型计算外力与外力矩;通过时间步循环实现结构与流场的同步耦合求解。
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