大尺度海洋钢结构换水分析

大尺度海洋钢结构换水分析

　　在海洋工程和新能源产业中，经常需要在海床上建设柱状结构，尺度在几米到十几米（直径或水力直径），高度十几米到几十米，由于是大尺寸空心结构，其内部储有大量海水，处于防腐蚀和环保考虑，需要在结构壁面上打换水孔，换水孔尺度在十几厘米到几十厘米（直径或水力直径）。　

　　在近海海洋环境下，进行实体实验要么可行性很低，要么成本高，所需时间长。　为保证换水效果，优化各个参数，得到最佳换水率，应用计算流体公里学（CFD）分析对不同几何和工况进行建模和参数优化，就成为首选技术方案。　

　　通过CFD建模分析，可以得到钢结构内外部流动情况，包括速度场和压力场。　进一步通过瞬态分析，可以得到不同工况情况下，换水情况随时间的变化情况，包括换水率。以下图示工况，换水９０％所需时间约１０个小时。　　

图 1速度分布云图

图 2不同高度速度分布云图和流线图

图 3钢结构内部死区与后部尾流

图 4钢结构内部和后部流速等速平面