【摘要】：隨著對海洋領(lǐng)域開發(fā)的不斷深入,大量的大型船舶和海洋平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生,多個(gè)海洋工程結(jié)構(gòu)物的并靠作業(yè)也日趨普遍,這種大型海上浮式結(jié)構(gòu)都是由多部分的模塊連接而成,相鄰浮體之間均存在尺度很小的間隙,其間隙內(nèi)形成的水體共振現(xiàn)象對海上作業(yè)安全造成的嚴(yán)重危害也逐漸引起了工程界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。引起間隙內(nèi)的水體發(fā)生共振現(xiàn)象具體體現(xiàn)在,當(dāng)波浪頻率接近間隙內(nèi)水體的共振頻率時(shí),間隙內(nèi)水體大幅度升高,進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)物迎浪側(cè)以及背浪側(cè)的波浪爬高變化。實(shí)際的海洋自然條件具有復(fù)雜性,而深海環(huán)境較淺水和中等水深海域有著更為復(fù)雜和不確定因素,實(shí)際海上作業(yè)時(shí)也會(huì)遇到非線性作用極強(qiáng)的波浪。例如極值波浪(又稱聚焦波、畸形波),這將對海上作業(yè)安全造成極大的威脅。規(guī)則波作為研究和分析其他波浪形式的基礎(chǔ),一直是研究工作的重點(diǎn)。因此,在研究規(guī)則波的基礎(chǔ)上,進(jìn)而開展深水環(huán)境下極值波浪對有間隙的相鄰浮體作用問題很有意義。窄縫內(nèi)的粘性效應(yīng)會(huì)引起能量耗散,實(shí)際的波高會(huì)比理論值偏小。所以傳統(tǒng)的勢流理論不能準(zhǔn)確地預(yù)測窄縫內(nèi)的波高值,本文應(yīng)用一種改進(jìn)的高階邊界元方法,在勢流理論的基礎(chǔ)上開展非線性數(shù)值模型實(shí)驗(yàn),模擬規(guī)則波和深水條件下極值波浪對相鄰兩浮體作用的研究。應(yīng)用域內(nèi)源造波的方法產(chǎn)生波浪,同時(shí)極值波由波浪聚焦的形式生成,在水槽兩端設(shè)置阻尼層消除波浪反射和透射,并在窄縫內(nèi)引入人工阻尼項(xiàng)來等效水體的粘性耗散。自由表面滿足完全非線性自由水面運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)邊界條件,采用混合歐拉-拉格朗日方法對瞬時(shí)自由表面流體質(zhì)點(diǎn)追蹤。本文首先針對規(guī)則波與毗鄰雙箱體相互作用的問題建立了完全非線性數(shù)值模型,主要研究了雙箱體間窄縫水體共振下的非線性特性。通過數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比,驗(yàn)證了所建立的數(shù)值模型的準(zhǔn)確性,在不同入射波高作用下,確定了不同入射波高對應(yīng)的阻尼系數(shù)以及阻尼系數(shù)隨入射波高的變化規(guī)律,進(jìn)而通過開展數(shù)值實(shí)驗(yàn)分析得出波浪非線性特性對窄縫內(nèi)共振波高及共振頻率的影響,以及迎浪側(cè)和背浪側(cè)波高變化對比。然后針對深水條件下極值波作用于帶窄縫固定雙箱體問題進(jìn)行了模擬研究,通過與已發(fā)表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)值結(jié)果的對比,驗(yàn)證了所建立的數(shù)值水槽模型的準(zhǔn)確性。進(jìn)而研究了波浪聚焦位置不同時(shí)窄縫中心、迎浪側(cè)和背浪側(cè)的波高變化,根據(jù)規(guī)則波得到的阻尼系數(shù)隨入射波高的變化規(guī)律,分析得極值波作用下不同入射波高時(shí)窄縫中心共振波高的變化以及對迎浪側(cè)和背浪側(cè)波浪爬高的影響等。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P75

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8 曹學(xué)s，

本文編號：2667017