本文關鍵詞：超大型浮體水彈性響應數(shù)值分析與試驗研究

  更多相關文章： 超大型浮體 勢流理論 水彈性理論 特征函數(shù)展開法 模型試驗

【摘要】：21世紀是海洋的世紀,浩瀚的海洋蘊含著豐富的海洋資源,近年來,隨著海洋科學技術的不斷發(fā)展與進步,海洋開發(fā)已經(jīng)覆蓋到海洋石油油氣工業(yè)、海洋化學工業(yè)新興產(chǎn)業(yè)領域。如何高效的利用海洋資源,加快海洋經(jīng)濟的發(fā)展直接關系到我國國民經(jīng)濟的發(fā)展,面對這一形勢,我國有必要加大對海上超大型浮體的研究與開發(fā)。 超大型浮體的設計過程中最關鍵的環(huán)節(jié)是關于其水動力特性的研究,超大型浮體與傳統(tǒng)的海洋結構物不同,傳統(tǒng)的海洋浮式結構物都是被看做為剛體,采用剛體理論研究其水動力特性,忽略流場對結構的影響,而超大型浮體是一種極為扁平,柔度較大的海洋浮式結構物,其彈性變形是不能被忽略的,浮體的彈性變形甚至比剛體運動更為重要,超大型浮體與波浪的相互作用是一個非常復雜的流固耦合問題,波浪與浮體相互耦合作用,浮體結構的存在改變了流場,同時流場的變化也導致了浮體結構的彈性變形,因此必須將兩者耦合起來,水彈性理論可以很好地解決這一問題,本文在勢流理論的基礎上采用水彈性理論預報超大型浮體的水彈性響應。 本文將波浪與超大型浮體的作用系統(tǒng)劃分為三個區(qū)域,利用流場對稱的特點采用特征函數(shù)展開法求解對稱速度勢和反對稱速度勢,最后得到流場的總速度勢,在薄板理論的基礎上建立超大型浮體的水彈性運動方程,采用模態(tài)疊加法求解得到超大型浮體的水彈性響應,本文還開展了超大型浮體水彈性響應的物理模型試驗,采用21個位移傳感器測得試驗結果,將數(shù)值計算結果分別與國外學者的研究成果和本文的物理模型試驗結果比較,均取得了較好的吻合效果。本文進一步討論了水深、波長等環(huán)境參數(shù)對超大型浮體水彈性響應的影響,并比較了水彈性問題中幾種較為常用的模態(tài)函數(shù),為之后的研究提供了參考依據(jù)。
【關鍵詞】：超大型浮體 勢流理論 水彈性理論 特征函數(shù)展開法 模型試驗
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 超大型浮體的研究意義8-10
• 1.2 超大型浮體的研究歷程10-11
• 1.3 超大型浮體的應用11-15
• 1.3.1 海上浮橋11-12
• 1.3.2 海上娛樂設施12-13
• 1.3.3 海上儲油設施13-14
• 1.3.4 海上浮動碼頭14
• 1.3.5 海上漂浮城市14-15
• 1.4 超大型浮體的水動力預報15-18
• 1.4.1 水彈性理論簡介15-17
• 1.4.2 水彈性分析方法17-18
• 1.5 超大型浮體模型試驗簡介18-19
• 1.6 本論文主要研究內容19-20
• 2 基本理論20-28
• 2.1 流體基本方程20-21
• 2.2 邊界條件21-23
• 2.3 邊界條件的線性化23-25
• 2.4 求解速度勢25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 3 超大型浮體水彈性頻域分析28-40
• 3.1 基本假設29
• 3.2 模態(tài)函數(shù)29-32
• 3.3 特征函數(shù)法求解速度勢32-38
• 3.3.1 入射勢求解32-34
• 3.3.2 繞射勢求解34-36
• 3.3.3 輻射勢求解36-38
• 3.4 超大型浮體運動方程38-39
• 3.5 本章小結39-40
• 4 超大型浮體水彈性響應數(shù)值計算40-51
• 4.1 程序開發(fā)與驗證40-43
• 4.2 超大型浮體的固頻率、廣義質量和模態(tài)振型43
• 4.3 廣義波浪激勵力和廣義水動力系數(shù)的計算43-46
• 4.4 不同環(huán)境因素對超大型浮體水彈性響應的影響46-49
• 4.4.1 水深及波長對超大型浮體水彈性響應的影響46-48
• 4.4.2 其他參數(shù)對浮體水彈性響應的影響48-49
• 4.5 本章小結49-51
• 5 超大型浮體水彈性模型試驗51-66
• 5.1 試驗方法52
• 5.2 相似準則52-54
• 5.2.1 幾何相似52-53
• 5.2.2 水動力相似53
• 5.2.3 結構相似53-54
• 5.3 試驗布置54-57
• 5.3.1 試驗場地介紹54
• 5.3.2 試驗儀器與設備介紹54-57
• 5.4 試驗模型57-59
• 5.4.1 幾何相似驗證58
• 5.4.2 水動力相似驗證58
• 5.4.3 結構相似驗證58-59
• 5.5 試驗結果分析59-65
• 5.6 本章小結65-66
• 6 總結與展望66-68
• 6.1 總結66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況71-72
• 致謝72-73

【相似文獻】

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