隨著我國南海島礁建設如火如荼的展開,海洋結構物作業(yè)的安全性越來越受到人們的關注,但將海洋結構物暴露在惡劣的海洋環(huán)境中是極其危險的。因此有必要對作業(yè)中的海洋平臺進行掩護設計。防波堤的存在能極大的改善海洋平臺的運動、氣隙等諸多水動力性能因素,從而提高海洋結構物作業(yè)的安全性。因此,本文基于ANSYS 18.0流體分析模塊,對不同防波堤布置形式下海洋結構物的水動力問題進行研究。本論文的主要工作如下:（1）首先針對相關問題進行國內(nèi)外文獻總結,主要分析了數(shù)值水池的研究現(xiàn)狀,在此基礎上,對波物相互作用中存在的波浪爬高,結構物受力以及海洋平臺氣隙響應等相關水動力問題的研究現(xiàn)狀進行了調(diào)查分析。最后,對工程中的防波堤布置方案及相關港口建設等工程案例進行了歸納與總結。（2）基于水動力學中的相關理論,對本文所涉及到的數(shù)值模擬方法和理論進行了說明。詳細介紹了流體運動的基本控制方程,各種湍流模型的優(yōu)劣勢,數(shù)值離散方法,各類邊界條件,兩相流問題中涉及到的自由液面處理,以及物體運動涉及到的動網(wǎng)格技術等。（3）基于ANSYSY 18.0流體分析模塊建立了具有造波及消波功能的三維數(shù)值波浪水池。借助求解器中特有的用戶自定義... 

【文章來源】：江蘇科技大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 數(shù)值波浪水池的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 波浪與結構物的相互作用研究現(xiàn)狀
        1.2.3 海洋平臺近場干涉及氣隙響應研究現(xiàn)狀
        1.2.4 港內(nèi)波浪傳播及防波堤口門繞射研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
    1.4 本文的創(chuàng)新點
第2章 數(shù)值模擬的方法和理論
    2.1 引言
    2.2 流體運動的基本控制方程
    2.3 湍流模型
        2.3.1 標準k-ε模型
        2.3.2 RNG k-ε模型
        2.3.3 標準k-ω模型
        2.3.4 SST k-ω模型
    2.4 有限體積法
    2.5 邊界條件
    2.6 自由液面處理
    2.7 動網(wǎng)格技術
    2.8 六自由度運動模型
    2.9 本章小結
第3章 三維數(shù)值波浪水池衰減特性分析及準確性驗證
    3.1 引言
    3.2 數(shù)值水池模型建立及邊界條件設置
        3.2.1 模型建立及網(wǎng)格劃分
        3.2.2 邊界條件設置
    3.3 數(shù)值造波和消波的方法
        3.3.1 速度邊界造波
        3.3.2 仿物理造波
    3.4 數(shù)值消波方法
    3.5 水波數(shù)值模擬精度分析
        3.5.1 網(wǎng)格長寬比
        3.5.2 體積分數(shù)方程的求解格式
        3.5.3 界面重構
        3.5.4 離散格式
    3.6 數(shù)值水池中水波沿程衰減分析
    3.7 數(shù)值水池的準確性驗證（單立柱爬高）
        3.7.1 問題描述
        3.7.2 網(wǎng)格劃分和邊界條件
        3.7.3 數(shù)值模擬結果驗證分析
    3.8 本章小結
第4章 多立柱平臺水動力干擾（氣隙）研究
    4.1 引言
    4.2 模型建立及網(wǎng)格劃分
    4.3 平臺多立柱水動力干擾
        4.3.1 外側立柱的波浪爬高
        4.3.2 沉箱對波浪爬高的影響
    4.4 波浪參數(shù)對平臺運動（氣隙）性能的影響
        4.4.1 波浪參數(shù)對平臺運動響應的影響
        4.4.2 立柱迎浪面的波浪爬升
    4.5 多立柱平臺的氣隙響應研究
    4.6 本章小結
第5章 防波堤掩護下的多立柱平臺運動響應研究
    5.1 引言
    5.2 模型建立及網(wǎng)格劃分
    5.3 平行對稱式防波堤掩護效率的影響研究
        5.3.1 掩護狀態(tài)下平臺運動響應研究
        5.3.2 掩護狀態(tài)下的平臺迎浪面立柱波浪爬高研究
    5.4 平行對稱式防波堤位置對多立柱平臺的影響
    5.5 平行非對稱與對稱布置防波堤的分析研究
    5.6 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]風浪流中渦激共振對Spar型浮式風機運動響應的影響[J]. 翟佳偉,唐友剛,李焱,曲曉奇,張若瑜.  海洋工程. 2018(04)
[2]基于黏流理論的半潛式平臺近場干涉數(shù)值計算[J]. 凌宏杰,王志東,陳茂僑.  中國海洋平臺. 2018(03)
[3]海洋浮式平臺氣隙的數(shù)值預報[J]. 沈中祥,劉寅東.  船舶工程. 2018(04)
[4]三維無反射數(shù)值波浪水池及波浪與結構物相互作用的模擬[J]. 楊云濤,朱仁傳,蔣銀,繆國平.  上海交通大學學報. 2018(03)
[5]工作水深對半潛式平臺氣隙影響的敏感性研究[J]. 霍發(fā)力,趙銀芝,王軍偉.  江蘇科技大學學報(自然科學版). 2017(06)
[6]港內(nèi)波浪要素數(shù)學模型計算[J]. 葉和洲.  中國水運(下半月). 2017(06)
[7]海上油氣開采鉆井平臺運動響應性能選型研究[J]. 陳博,喻志勇.  計算機仿真. 2017(04)
[8]波浪載荷對FLNG運動響應的影響規(guī)律研究[J]. 鹿來運,鄭文科,馬玉婷,陳杰,蔡偉華,姜益強.  節(jié)能技術. 2017(02)
[9]豎直雙擋板樁基碼頭港內(nèi)波浪特性試驗研究[J]. 許忠厚,陳國平,尹亞軍,黃璐,董曉紅.  水道港口. 2015(03)
[10]基于粘流理論的半潛式平臺氣隙數(shù)值計算方法研究[J]. 王志東,陳茂僑,凌宏杰,戴挺,莊麗帆.  中國海洋平臺. 2015(01)

博士論文
[1]波浪爬升的機理性探索和半潛式平臺氣隙響應的關鍵特性研究[D]. 單鐵兵.上海交通大學 2013
[2]造波理論與方法研究[D]. 李宏偉.哈爾濱工程大學 2013

碩士論文
[1]非對稱式防波堤波浪繞射解析解[D]. 李曉磊.大連理工大學 2018
[2]防波堤口門非均勻流船舶水動力數(shù)值模擬[D]. 劉吉勇.大連海事大學 2017
[3]港內(nèi)波浪要素計算方法研究[D]. 杜清華.中國海洋大學 2014
[4]港口共振的能量演變研究[D]. 殷學成.大連理工大學 2014
[5]波浪的數(shù)值模擬及其流場結構分析[D]. 余勇飛.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[6]港池對不同初始擾動響應的數(shù)值模擬研究[D]. 孫忠順.大連理工大學 2013
[7]基于OpenFOAM的數(shù)值造波與消波模型及其應用[D]. 查晶晶.上海交通大學 2011
[8]粘性流中水波與浮式結構物相互作用的數(shù)值模擬研究[D]. 李凌.上海交通大學 2007



本文編號：3161426