甲板上浪的數(shù)值模擬研究
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【摘要】: 甲板上浪發(fā)生時(shí),甲板上水體會(huì)對(duì)甲板上結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生沖擊破壞,作為一種災(zāi)害性的環(huán)境載荷,甲板上浪很久以前就已被船舶與海洋工程界所關(guān)注。特別是近年來(lái),甲板上浪導(dǎo)致的FPSO(浮式生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng),Floating Production Storage Offloading)的船艏甲板和上層建筑嚴(yán)重?fù)p壞事故時(shí)有發(fā)生,因此甲板上浪問(wèn)題已成為目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。 甲板上浪問(wèn)題是強(qiáng)非線性問(wèn)題,數(shù)學(xué)上極難求解,物理現(xiàn)象十分復(fù)雜,以往理論和數(shù)值研究工作僅是在一定程度上對(duì)甲板上浪進(jìn)行描述,其發(fā)生機(jī)理也尚未給出適當(dāng)解釋,不能直接用于解決實(shí)際的工程問(wèn)題。 本文在系統(tǒng)地回顧和總結(jié)了甲板上浪問(wèn)題的發(fā)展歷程和研究進(jìn)展,充分利用勢(shì)流理論方法和CFD技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)建立了一種能夠準(zhǔn)確地再現(xiàn)甲板上浪現(xiàn)象的數(shù)值方法,該方法對(duì)上浪機(jī)理給以清晰的描述,可以用于分析預(yù)報(bào)甲板上浪對(duì)浮體結(jié)構(gòu)物的破壞作用。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新進(jìn)展集中體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:(1)基于Fluent軟件平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了具有較強(qiáng)工程實(shí)用性的數(shù)值波浪水池,可以穩(wěn)定地完成長(zhǎng)時(shí)間的物體在波浪中運(yùn)動(dòng)的模擬計(jì)算;(2)提出了
【關(guān)鍵詞】:甲板上浪 數(shù)值波浪水槽 勢(shì)流 CFD 船舶運(yùn)動(dòng) 移動(dòng)網(wǎng)格
【學(xué)位授予單位】:上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2007
【分類(lèi)號(hào)】:U661.4
【目錄】:
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-11
- 第一章 緒論11-24
- 1.1 前言11
- 1.2 甲板上浪的物理現(xiàn)象11-12
- 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-21
- 1.3.1 理論研究12-17
- 1.3.2 試驗(yàn)研究17-19
- 1.3.3 CFD方法和應(yīng)用19-21
- 1.4 本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)21-24
- 1.4.1 本文主要工作21-22
- 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)22-24
- 第二章 船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)24-43
- 2.1 前言24
- 2.2 船舶運(yùn)動(dòng)理論的一些基本概念24-26
- 2.2.1 坐標(biāo)系選取和運(yùn)動(dòng)量的描述24-25
- 2.2.2 線性速度勢(shì)的分解25-26
- 2.3 船體運(yùn)動(dòng)方程的建立26-32
- 2.3.1 船體運(yùn)動(dòng)方程的一般描述26-28
- 2.3.2 流體動(dòng)力和靜恢復(fù)力的求解28-32
- 2.4 速度勢(shì)和波浪力的求解32-42
- 2.4.1 二維輻射勢(shì)的求解和剖面流體動(dòng)力系數(shù)計(jì)算32-35
- 2.4.2 入射波速度勢(shì)的求解35-36
- 2.4.3 繞射速度勢(shì)求解36-37
- 2.4.4 波浪力的表達(dá)37-38
- 2.4.5 計(jì)算實(shí)例38-42
- 2.5 小結(jié)42-43
- 第三章 數(shù)值波浪水槽的建立和驗(yàn)證43-49
- 3.1 前言43-44
- 3.2 控制方程和數(shù)值方法44-46
- 3.2.1 源造波、消波方法的控制方程44
- 3.2.2 問(wèn)題描述和數(shù)值方法44-46
- 3.3 數(shù)值波浪水槽的驗(yàn)證46-48
- 3.3.1 計(jì)算域網(wǎng)格化分46-47
- 3.3.2 結(jié)果的分析和討論47-48
- 3.4 小結(jié)48-49
- 第四章 固定的FPSO 甲板上浪問(wèn)題49-59
- 4.1 模型試驗(yàn)49-50
- 4.2 數(shù)值模型50-53
- 4.2.1 網(wǎng)格方案51-52
- 4.2.2 初始條件和邊界條件52-53
- 4.2.3 數(shù)值方法53
- 4.3 結(jié)果驗(yàn)證與分析53-57
- 4.3.1 甲板水位和擋板沖擊力的比較驗(yàn)證53-56
- 4.3.2 甲板上浪現(xiàn)象的模擬再現(xiàn)56-57
- 4.4 小結(jié)57-59
- 第五章 橫浪狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)船體的甲板上浪問(wèn)題59-67
- 5.1 模型試驗(yàn)59-60
- 5.2 動(dòng)網(wǎng)格在數(shù)值模型中的應(yīng)用60-63
- 5.2.1 模擬橫浪船體運(yùn)動(dòng)的二維移動(dòng)網(wǎng)格60-62
- 5.2.2 不同移動(dòng)網(wǎng)格方法的比較62-63
- 5.3 結(jié)果驗(yàn)證與分析63-66
- 5.3.1 船體在規(guī)則波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)計(jì)算64
- 5.3.2 物理現(xiàn)象的再現(xiàn)與計(jì)算結(jié)果的分析驗(yàn)證64-66
- 5.4 小結(jié)66-67
- 第六章 甲板上浪的三維數(shù)值模擬67-81
- 6.1 模型試驗(yàn)67-68
- 6.2 三維甲板上浪的數(shù)值模擬68-73
- 6.2.1 計(jì)算域網(wǎng)格劃分70-72
- 6.2.2 初始條件和邊界條件72-73
- 6.3 結(jié)果驗(yàn)證與分析73-80
- 6.3.1 甲板上浪現(xiàn)象的模擬再現(xiàn)73-75
- 6.3.2 甲板水位和沖擊載荷計(jì)算的驗(yàn)證75-80
- 6.4 小結(jié)80-81
- 第七章 總結(jié)與展望81-84
- 7.1 全文總結(jié)81-82
- 7.2 研究展望82-84
- 參考文獻(xiàn)84-88
- 攻讀碩士學(xué)位期間完成的論文88-89
- 致謝89
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1 記者 張Z
本文編號(hào):279651
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