本文選題：數(shù)值波浪水池 + 搖板造波　； 參考：《東北石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：伴隨海洋能源的開(kāi)發(fā),在建立海洋工程的同時(shí),研究者們?cè)絹?lái)越關(guān)注波浪與結(jié)構(gòu)物之間的作用關(guān)系,同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起波浪也可由多種方式實(shí)現(xiàn)。在數(shù)值波浪水池的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)造波的功能從而模擬波浪載荷與結(jié)構(gòu)物的相互作用問(wèn)題已成為水動(dòng)力學(xué)者的研究熱點(diǎn)。因此,本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容是在數(shù)值波浪水池的基礎(chǔ)上,利用流固耦合原理模擬固體與流場(chǎng)之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,主要工作及其研究成果包括以下幾項(xiàng):第一,分析介紹了數(shù)值波浪水池和流固耦合的背景意義及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。同時(shí),為實(shí)現(xiàn)水池的建立及耦合的模擬引入了計(jì)算流體力學(xué)波浪理論和流固耦合基本原理等相關(guān)概念。第二,采用搖板造波的原理,利用流體體積法(VOF)追蹤自由面的變化情況,結(jié)合RNGk-?模型并求解N-S方程,以二次開(kāi)發(fā)軟件UDF宏命令編寫(xiě)程序,通過(guò)對(duì)相應(yīng)參數(shù)及邊界條件的設(shè)置建立了二維、三維數(shù)值波浪水池。同時(shí),在二維、三維數(shù)值水池的模擬中均對(duì)比了搖板造波情況下阻尼層消波及斜坡消波的消波效果。通過(guò)監(jiān)測(cè)面得到的數(shù)據(jù)將模擬后的結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,兩種數(shù)值水池模型都得出了阻尼層消波的消波效果高于斜坡消波效果的結(jié)論,得到了比較令人滿意的效果。第三,基于數(shù)值波浪水池造波、消波功能,分析了樁基式導(dǎo)管架平臺(tái)在流固耦合作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。首先,通過(guò)建立導(dǎo)管架模型,對(duì)單向耦合環(huán)境下部分導(dǎo)管架的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行了分析,通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出了在單向耦合作用下結(jié)構(gòu)物所受的壓力和最大等效應(yīng)力值的變化規(guī)律。其次,對(duì)樁腿建立有限元模型并對(duì)比了其在單、雙向耦合作用下波浪與平臺(tái)樁腿的動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果。由樁腿所受的壓力和最大等效應(yīng)力值的變化規(guī)律得出了雙向流固耦合更符合實(shí)際工程需求的結(jié)論。
[Abstract]:With the development of ocean energy, researchers pay more and more attention to the interaction between waves and structures, and with the rise of computer technology, waves can be realized in many ways. On the basis of numerical wave pool, it has become a hot topic for hydrodynamists to simulate the interaction between wave loads and structures by realizing the function of wave-making. Therefore, the main content of this paper is to simulate the dynamic response characteristics between solid and flow field by using the principle of fluid-solid coupling on the basis of numerical wave pool. The main work and research results are as follows: first, The background significance of numerical wave pool and fluid-solid coupling and its development status at home and abroad are analyzed and introduced. At the same time, the related concepts such as wave theory of computational fluid dynamics and the basic principle of fluid-structure coupling are introduced for the establishment and coupling simulation of water pool. Secondly, the principle of wave-making with rocking plate is used to track the change of free surface by using the fluid volume method (VOF), combining with RNGk-RNG? The N-S equation is solved and the program is written by using the secondary development software UDF macro command. The two-dimensional and three-dimensional numerical wave pools are established by setting the corresponding parameters and boundary conditions. At the same time, in the simulation of two-dimensional and three-dimensional numerical pools, the wave suppression effects of damping layer and slope are compared. The simulation results are compared with the theoretical results by the data obtained from the monitoring surface. The results of the two numerical water pool models show that the wave dissipation effect of damping layer is higher than that of slope wave suppression, and a more satisfactory result is obtained. Thirdly, based on the wave generation and wave dissipation function of numerical wave pool, the dynamic response characteristics of pile-foundation jacket platform under fluid-structure coupling are analyzed. Firstly, the dynamic response characteristics of partial jacket in unidirectional coupling environment are analyzed by establishing a jacket model. The variation of the pressure and the maximum equivalent effect force on the structure subjected to unidirectional coupling is obtained by data processing. Secondly, the finite element model of pile leg is established and the dynamic response results of wave and platform pile leg under single and bidirectional coupling are compared. According to the variation law of the pressure and the maximum equivalent effect force on the pile leg, the conclusion is drawn that the two-way fluid-solid coupling is more in line with the actual engineering requirements.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P742

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本文編號(hào)：1842997