【摘要】：船舶在大海上航行時,會遭受各種極端惡劣的天氣,當波浪達到一定的程度時,就會發(fā)生甲板上浪。甲板上浪是一種比較常見的情況,但是甲板上浪會對船舶的性能、結構穩(wěn)定度和船舶的安全性能造成影響。甲板上浪會對甲板形成抨擊作用,以及抨擊后的激射水流可能造成抨擊區(qū)域附近的甲板和建筑物的損壞,甚至船體在抨擊作用下結構失穩(wěn),造成災難性的后果。而且甲板上浪之后,水體會在甲板上自由的流動,也會對甲板上的上層建筑物產生影響,甚至造成甲板上的建筑物強度失穩(wěn)的情況發(fā)生,因此甲板上浪對于船舶總縱強度和局部強度的影響是十分重要。1、本文對國內外甲板上浪的研究現(xiàn)狀進行了分析整理,分析發(fā)現(xiàn)對于船的甲板上浪基本都是依照經驗公式進行計算校核,并沒有切實可行的方法對甲板上浪產生的非線性力學沖擊進行計算,有的僅僅是依靠造波計算靜水壓力下的甲板上浪。分析發(fā)現(xiàn),該種方法無法精確的模擬出波浪打在甲板上的非線性的抨擊效果,僅僅是波浪平穩(wěn)的流動過去,無法真實的反應船體收到波浪載荷的抨擊作用,因此本文提出利用潰壩理論和落體理論分析甲板上浪,真實的通過實驗的方法得到上浪載荷產生的強非線性抨擊載荷。2、通過對潰壩型和落體型的理論研究,并且通過理論的方法驗證這兩種方法的可行性,計算二維的潰壩型甲板上浪和落體型甲板上浪,并從二維的角度驗證了這種方法的可行性;利用Stokes波的三階波浪編寫數(shù)值波浪的程序,并且在二維的數(shù)值水池中計算二維數(shù)值造波,驗證了數(shù)值造波可以作為一種甲板上浪的方式來驗證船體在航行時的甲板上浪對船體性能的影響。3、在數(shù)值水池中進行了三維數(shù)值造波形式的甲板上浪,并且分析了該種情況下的船體總縱強度和局部強度的影響;之后分析了三維潰壩型甲板上浪,精確的模擬了波浪運動過程中與船體相撞、波浪翻卷、甲板上浪和水體在甲板上流動等過程對船體局部強度的影響;最后分析了落體型的甲板上浪,該種上浪模式可以準確的模擬極端情況下,當浪高出船很高時,整個船體都受到波浪載荷的作用,這種情況下形成的甲板上浪對船體總縱強度的影響。該種方法的關鍵點是準確模擬出水體在一定高度落下抨擊甲板和上層建筑物的過程,可以真實有效的模擬波浪在翻卷過程中對船體的抨擊作用。4、本文使用了數(shù)值造波、潰壩型和自由落體型三種方法來模擬甲板上浪,通過分析對比發(fā)現(xiàn),數(shù)值造波只能模擬穩(wěn)定的波浪對船體的影響,潰壩型和自由落體形式的甲板上浪可以準確的模擬波浪對甲板和上層建筑物的抨擊作用,真實的再現(xiàn)船舶在海中航行時的甲板上浪的過程,發(fā)生機理和對船舶總縱強度和局部強度產生的影響,并通過這樣的方針對船體的建造提出一定的防護措施,防止因為甲板上浪造成船只的破壞。利用上面的方法可以真實的再現(xiàn)甲板上浪對船體產生的強非線性載荷,對未來船舶建造過程中波浪載荷的計算提供一種新的校核方法。
【圖文】：

舶不斷向大型化、節(jié)能安全的方向發(fā)展，各種吸引人眼球的高科技船舶不隨著海洋技術的跨越式發(fā)展，新型船舶在各種力學性能上更加突出，更加計和在更加復雜的海況下航行的能力[2]。因此，新型船舶在復雜海況下航多的不確定的海洋因素，其中包括：波浪載荷作用下的非線性波浪力、波作用、甲板上浪和船體本身貨物的液體晃蕩造成船體本身受到非線性載荷雜海況下的因素都將成為船舶結構設計中亟待解決的新問題[3]。為大型集裝箱船在運輸行業(yè)里面具有明顯的優(yōu)勢，比如固定的周期、適合物、長距離的跨洋運輸，并且可以冷藏貨物而且貨物的損耗比較低，越來司的青睞，從而使集裝箱船在航運業(yè)中成為發(fā)展最快速的船舶之一。在新大增強海洋貨物運輸強度，快速發(fā)展大型集裝箱船成為世界經濟發(fā)展的趨能在各種復雜海況下運營并保證貨物和船舶安全的能力。船舶在大海中航復雜的海況，不可避免的惡劣天氣會造成嚴重的甲板上浪，使得大量水體且涌上甲板的水具有十分巨大的動能，將對船舶的上層建筑、控制室、甲巨大損害[4]。

圖 1.2 甲板上浪（圖片來自互聯(lián)網）引起的強大海浪會引起嚴重的甲板上浪，還會產生非線性的船舶運動影響船舶的縱向強度，而且甲板上浪產生的波浪載荷對船舶甲板和上作用，十分嚴重的甲板上浪會造成船舶控制室的損壞，甚至擊碎艙口船上的裝備，使得船舶穩(wěn)定性惡化。甲板上的甲板上浪，波浪在初始下，沿著甲板流動造成各個艙室的進水，甚至造成船舶翻船。自有海有 100 多萬艘大中型船舶遭受巨浪狂風襲擊沉沒[5]。板上浪的國內外研究現(xiàn)狀舶在惡劣海況中航行時，船體在波浪中的不穩(wěn)定運動會造成甲板上浪間部位和船尾都會成為甲板上浪發(fā)生的區(qū)域，這取決于船舶和波浪相甲板上浪主要是由船舶和波浪的相對運動引起的，，通常甲板上浪指波板的現(xiàn)象，甲板上浪過程可以分為四個階段：波浪沿船首爬升、甲板流動和水體沖擊甲板或上層建筑物等[7]。對于甲板建筑物在船頭的船
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U661

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 屈波;馬乃緒;黃青松;文亞南;時志能;;基于雙向流固耦合理論的可傾瓦推力軸承潤滑性能研究[J];潤滑與密封;2015年05期

2 龔丞;朱仁傳;繆國平;范菊;;基于CFD的高速船甲板上浪載荷的工程計算方法[J];船舶力學;2014年05期

3 廉靜靜;尹勇;楊曉;高帥;;基于粘性流船舶數(shù)值波浪水池造波和消波方法研究[J];船舶力學;2013年Z1期

4 封星;吳宛青;吳文鋒;張成興;;二維數(shù)值波浪水槽在FLUENT中的實現(xiàn)[J];大連海事大學學報;2010年03期

5 蘭雅梅;郭文華;宋秋紅;袁軍亭;;基于VOF方法的造波、消波技術[J];中國海洋平臺;2010年01期

6 任志安;郝點;謝紅杰;;幾種湍流模型及其在FLUENT中的應用[J];化工裝備技術;2009年02期

7 董志;詹杰民;;基于VOF方法的數(shù)值波浪水槽以及造波、消波方法研究[J];水動力學研究與進展A輯;2009年01期

8 吳乘勝;朱德祥;顧民;;數(shù)值波浪水池及頂浪中船舶水動力計算[J];船舶力學;2008年02期

9 錢若軍;董石麟;袁行飛;;流固耦合理論研究進展[J];空間結構;2008年01期

10 李地元;李夕兵;張偉;宮鳳強;黃炳仁;;基于流固耦合理論的連拱隧道圍巖穩(wěn)定性分析[J];巖石力學與工程學報;2007年05期

相關博士學位論文 前1條

1 張海彬;FPSO儲油輪與半潛式平臺波浪載荷三維計算方法研究[D];哈爾濱工程大學;2004年

相關碩士學位論文 前7條

1 葉海軒;船首甲板上浪問題的數(shù)值模擬[D];上海交通大學;2015年

2 相昌盛;三維數(shù)值波浪水槽的構建及其應用研究[D];中國海洋大學;2013年

3 查晶晶;基于OpenFOAM的數(shù)值造波與消波模型及其應用[D];上海交通大學;2011年

4 李宏偉;數(shù)值水池造波方法研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

5 曹洪建;基于FLUENT的滑行艇阻力計算研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

6 李勝忠;基于FLUENT的二維數(shù)值波浪水槽研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

7 吳小川;潰壩過程及洪水波演進數(shù)值模擬研究[D];南京水利科學研究院;2004年

本文編號：2599256