【摘要】：隨著時(shí)代的發(fā)展,人們越來越關(guān)注廣闊的海洋中含有的豐富生物資源和礦產(chǎn)資源。采集、運(yùn)輸和加工是利用海洋資源的必要環(huán)節(jié),在入射波的影響下,海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)存裝卸設(shè)備(FPSO)與液化天然氣船(LNG)之間可能會(huì)出現(xiàn)波浪破碎、水花飛濺等強(qiáng)非線性水動(dòng)力共振現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生共振時(shí),波面抬高急劇增大,對儲(chǔ)油設(shè)備和運(yùn)輸船舶造成巨大的波浪力。本文旨在研究這種現(xiàn)象,揭示狹縫水動(dòng)力共振發(fā)生的機(jī)理,指導(dǎo)實(shí)際的工程應(yīng)用。本文基于CIP(Cubic interpolation polynomial)方法,利用THINC(Tangent of hyperbola for interface capturing)方法、虛擬粒子法等數(shù)值模擬技術(shù),建立了二維不可壓縮粘性流數(shù)值波浪水池。驗(yàn)證了數(shù)值水池的質(zhì)量守恒特性、消波性能,利用數(shù)值水池中波高儀測得的自由液面波形驗(yàn)證了數(shù)值水池能模擬產(chǎn)生和傳播線性波。在數(shù)值水池中設(shè)置斜坡,利用Tecplot動(dòng)畫和波高儀所得波高驗(yàn)證數(shù)值水池能夠模擬強(qiáng)非線性現(xiàn)象�；谝陨献跃幊碳夹g(shù)建立的數(shù)值波浪水池對固定雙浮體模型進(jìn)行了計(jì)算和模擬,分別單獨(dú)改變浮體吃水和狹縫寬度,將得到的結(jié)果同實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明:在入射波的影響下,固定雙浮體模型的狹縫處會(huì)出現(xiàn)波浪共振現(xiàn)象,共振頻率受到狹縫寬度和浮體吃水的影響,共振發(fā)生時(shí)狹縫處波面急劇抬高,雙浮體受水平方向、垂直方向波浪力也會(huì)有劇烈變化。建立并計(jì)算自由運(yùn)動(dòng)雙浮體模型,改變自由雙浮體間狹縫寬度,將得到的結(jié)果同固定雙浮體模型結(jié)果比較,結(jié)果表明:在入射波的影響下,自由雙浮體模型的狹縫處會(huì)出現(xiàn)波浪共振現(xiàn)象,共振頻率受到狹縫寬度的影響;共振發(fā)生時(shí)狹縫處波面急劇抬高,雙浮體受水平方向、垂直方向波浪力也會(huì)有劇烈變化。自由雙浮體模型得到的狹縫處波面抬高和浮體受力最大值小于固定雙浮體模型。
[Abstract]:With the development of the times, people pay more and more attention to the rich biological and mineral resources in the vast ocean. Acquisition, transportation and processing are necessary links for the utilization of marine resources. Under the influence of incident waves, strong nonlinear hydrodynamic resonance phenomena such as wave breakage, water splashing and other strong nonlinear hydrodynamic resonance may occur between the floating production, storage and loading equipment (FPSO) and the liquefied natural gas ship (LNG). When resonance occurs, the wavefront elevation increases sharply, which causes great wave force to oil storage equipment and shipping ships. The purpose of this paper is to study this phenomenon, to reveal the mechanism of hydrodynamic resonance in slit, and to guide the practical engineering application. In this paper, based on CIP (Cubic interpolation polynomial) method, THINC (Tangent of hyperbola for interface capturing) method, virtual particle method and other numerical simulation techniques, a two-dimensional incompressible viscous flow numerical wave pool is established. The mass conservation characteristics and wave elimination performance of the numerical pool are verified. The free liquid level waveform measured by the wave altimeter in the numerical pool is used to verify that the numerical pool can simulate the generation and propagation of linear waves. The slope is set up in the numerical pool, and the wave height obtained by Tecplot animation and wave altimeter is used to verify that the numerical pool can simulate the strong nonlinear phenomenon. The numerical wave pool based on the above self-programming technique is used to calculate and simulate the fixed double floating body model. The draft and slit width of the floating body are changed separately, and the results are compared with the experimental results and the numerical simulation results. The results show that under the influence of incident waves, the wave resonance phenomenon will appear at the slit of the fixed double floating body model, and the resonance frequency will be affected by the slit width and floating body draught. When resonance occurs, the wavefront at the slit rises sharply, and the wave force in the vertical direction will also change dramatically when the double floating body is subjected to horizontal direction. The free moving double floating body model is established and calculated, and the slit width between the free double floating bodies is changed. The results are compared with those of the fixed double floating body model. The results show that under the influence of incident wave, the wave resonance phenomenon will appear at the slit of the free double floating body model, and the resonance frequency will be affected by the slit width. When resonance occurs, the wavefront at the slit rises sharply, and the wave force in the vertical direction will also change dramatically when the double floating body is subjected to horizontal direction. The maximum wavefront elevation at the slit and the maximum force on the floating body obtained by the free double floating body model are smaller than those obtained by the fixed double floating body model.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P752;P731.2

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本文編號：2507059