本文關(guān)鍵詞：二維物體附連水及出入水邊界元分析

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【摘要】：結(jié)構(gòu)物入水和出水現(xiàn)象廣泛出現(xiàn)于船舶的運(yùn)行和海洋工程的作業(yè)中,如船舶在運(yùn)行中與水面之間產(chǎn)生砰擊即為結(jié)構(gòu)物入水問(wèn)題,而水下導(dǎo)彈的發(fā)射和救生船打撈作業(yè)等問(wèn)題中則涉及結(jié)構(gòu)物的出水問(wèn)題。本文采用邊界元方法對(duì)結(jié)構(gòu)物入水和出水過(guò)程中附連水質(zhì)量和流體對(duì)結(jié)構(gòu)物的壓力進(jìn)行了計(jì)算,主要研究?jī)?nèi)容如下：首先,本文詳細(xì)推導(dǎo)了二維常數(shù)邊界元和二維線性邊界元基本理論并對(duì)邊界離散方程的建立和求解過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,而后通過(guò)均勻來(lái)流和圓柱繞流兩個(gè)典型算例驗(yàn)證了程序的正確性,并對(duì)兩種邊界元方法從理論基礎(chǔ)到計(jì)算精度進(jìn)行了比較和分析。第二,本文對(duì)二維剖面的附連水質(zhì)量進(jìn)行了計(jì)算。首先通過(guò)對(duì)無(wú)限流域內(nèi)二維剖面垂向附連水質(zhì)量的計(jì)算驗(yàn)證了結(jié)果的網(wǎng)格收斂性,而后對(duì)自由表面附近無(wú)限頻率運(yùn)動(dòng)剖面的垂向附連水質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算并對(duì)計(jì)算水箱尺寸對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行了分析,最后通過(guò)對(duì)兩個(gè)剖面之間三個(gè)方向的附連水質(zhì)量的計(jì)算研究了雙體間距對(duì)附連水質(zhì)量的干擾效應(yīng)。第三,基于von Karman T砰擊力求解思想,結(jié)合自由表面的非線性邊界條件,本文對(duì)楔形剖面砰擊力和自由表面變化進(jìn)行了計(jì)算和分析并與已有結(jié)果進(jìn)行比對(duì),計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)有文獻(xiàn)結(jié)果吻合良好。另外,本文對(duì)U形剖面和外漂型剖面砰擊力進(jìn)行了計(jì)算,分析了兩種剖面砰擊載荷隨時(shí)間演變的不同特點(diǎn)。最后,本文對(duì)結(jié)構(gòu)物出水過(guò)程中流體對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用力和自由液面的變化進(jìn)行了計(jì)算和分析,自由表面同樣采用了非線性邊界條件。計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)物在出水過(guò)程中流體作用于結(jié)構(gòu)物上的力除浮力外,還有一垂直向下的拖曳力。本文的研究結(jié)果可以為入水和出水問(wèn)題的進(jìn)一步研究提供一種數(shù)值方法的新選擇。
【關(guān)鍵詞】：二維邊界元 附連水質(zhì)量 砰擊 結(jié)構(gòu)物入水 結(jié)構(gòu)物出水
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U661.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀綜述10-14
• 1.2.1 附連水質(zhì)量研究10-11
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)物入水研究11-13
• 1.2.3 結(jié)構(gòu)物出水研究13-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 二維邊界元理論15-36
• 2.1 邊界元理論推導(dǎo)15-17
• 2.1.1 坐標(biāo)系以及邊界正方向的規(guī)定15
• 2.1.2 邊界節(jié)點(diǎn)與單元關(guān)系15-16
• 2.1.3 二維格林公式16
• 2.1.4 邊界條件類(lèi)型16-17
• 2.1.5 邊界元方法思想17
• 2.2 常數(shù)邊界元17-25
• 2.2.1 單元基本量17-18
• 2.2.2 影響系數(shù)矩陣求解18-21
• 2.2.3 單元邊界條件類(lèi)型21-22
• 2.2.4 算例1——均勻來(lái)流22-24
• 2.2.5 算例2——圓柱繞流24-25
• 2.3 線性邊界元25-33
• 2.3.1 節(jié)點(diǎn)基本量25-26
• 2.3.2 影響系數(shù)矩陣求解26-30
• 2.3.3 節(jié)點(diǎn)邊界條件類(lèi)型30
• 2.3.4 算例1——均勻來(lái)流30-32
• 2.3.5 算例2——圓柱繞流32-33
• 2.4 常數(shù)邊界元與線性邊界元比較33-35
• 2.4.1 理論基礎(chǔ)比較33
• 2.4.2 計(jì)算精度比較33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 3 二維剖面附連水質(zhì)量計(jì)算36-46
• 3.1 附連水質(zhì)量導(dǎo)出36-37
• 3.2 無(wú)限流域內(nèi)簡(jiǎn)單形狀垂向附連水質(zhì)量計(jì)算37-39
• 3.3 考慮自由表面單體垂向附連水質(zhì)量計(jì)算39-42
• 3.3.1 計(jì)算模型39
• 3.3.2 自由表面邊界條件39-40
• 3.3.3 計(jì)算結(jié)果40-42
• 3.4 雙體間距對(duì)附連水質(zhì)量矩陣影響42-45
• 3.4.1 計(jì)算模型42
• 3.4.2 邊界條件42-43
• 3.4.3 計(jì)算結(jié)果43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 二維剖面入水計(jì)算46-60
• 4.1 von Karman T砰擊理論46-47
• 4.2 自由表面速度勢(shì)變化和位移處理47-48
• 4.3 計(jì)算模型48-49
• 4.4 邊界條件49-50
• 4.5 迭代過(guò)程50-52
• 4.6 楔形剖面52-55
• 4.6.1 自由液面變形52-53
• 4.6.2 壓力分布53-54
• 4.6.3 砰擊力54-55
• 4.7 U形剖面55-57
• 4.8 外漂型剖面57-59
• 4.9 本章小結(jié)59-60
• 5 二維剖面出水計(jì)算60-69
• 5.1 計(jì)算模型61-62
• 5.2 邊界條件以及自由表面處理62
• 5.3 計(jì)算結(jié)果62-68
• 5.3.1 自由液面運(yùn)動(dòng)63-67
• 5.3.2 作用力計(jì)算結(jié)果67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 駱寒冰;徐慧;余建星;萬(wàn)正權(quán);;艦船砰擊載荷及結(jié)構(gòu)動(dòng)響應(yīng)研究綜述[J];船舶力學(xué);2010年04期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 鄒星;結(jié)構(gòu)物出水過(guò)程的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：786978