【摘要】：在海洋工程中經(jīng)常會遇到多浮體聯(lián)合作業(yè)的問題。與結(jié)構(gòu)的尺寸相比,它們之間往往存有特征尺寸較小的間隙。例如,由許多分離模塊組成超大型浮式結(jié)構(gòu)(VLFS),并靠作業(yè)的液化天然氣船(LNG)與浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置(FPSO)及停泊在碼頭前的船舶等。當(dāng)入射波浪的頻率與縫隙間流體的固有頻率接近時,會發(fā)生流體共振現(xiàn)象,導(dǎo)致窄間隙內(nèi)流體大幅度垂直振動,從而加大了結(jié)構(gòu)物的升沉運動和所受到的水動力荷載,嚴(yán)重危害海上作業(yè)的安全。因此,對浮體間窄縫內(nèi)流體共振波高抑制的研究有著重要的工程意義。本文分別開展了利用氣幕和開孔金屬網(wǎng)來抑制浮體窄縫流體共振的研究,并對其性能等展開了比較系統(tǒng)的分析。為了認(rèn)識和理解氣幕與波浪相互作用特性,進(jìn)一步展開利用氣幕抑制雙浮體窄縫內(nèi)流體共振波高的實驗,本文首先對氣幕結(jié)構(gòu)的消波性能展開了物理模型試驗研究,主要包括氣幕結(jié)構(gòu)的吃水深度d、供氣量Q等因素對消波性能的影響,并分析比較了單排和雙排氣幕結(jié)構(gòu)的消波性能。實驗研究表明:氣幕結(jié)構(gòu)對周期相對較短的入射波具有較好的消波性能;氣幕結(jié)構(gòu)的供氣量Q越大,對入射波的消波效果越好;氣幕結(jié)構(gòu)的吃水深度d越大,消波效果越好;在同等波浪要素的入射波作用下,雙排氣幕結(jié)構(gòu)在氣幕間距為二分之一波長時,消波性能優(yōu)于單排氣幕結(jié)構(gòu)。在上述工作的基礎(chǔ)上,本文開展了利用氣幕來抑制雙浮體窄縫內(nèi)流體共振波高的實驗研究。實驗中用兩個并靠放置的方箱來模擬海上雙浮體結(jié)構(gòu)。重點研究了氣幕結(jié)構(gòu)的安放位置、氣幕供氣量Q對抑制窄縫內(nèi)水體共振波高的影響。研究工作表明,當(dāng)方箱脫離氣幕左右擺動范圍,在氣幕產(chǎn)生的水平表面流影響范圍之內(nèi)時,氣幕對窄縫內(nèi)流體共振的抑制效果最佳,且氣幕安放在此范圍內(nèi),其供氣量越大對窄縫內(nèi)流體的共振抑制效果越好。而當(dāng)方箱在氣幕左右擺動范圍內(nèi)時,氣幕反而會加劇浮體窄縫內(nèi)流體的共振。最后,本文展開了利用金屬網(wǎng)來抑制窄縫流體共振波高的研究。重點對金屬網(wǎng)的開孔率和安置寬度兩個因素開展了實驗和數(shù)值研究。研究工作表明:金屬網(wǎng)可以對窄縫內(nèi)流體共振波高以及浮體所受的水平波浪力F_x起到一定的抑制效果。金屬網(wǎng)的開孔率越小,對窄縫內(nèi)流體共振波高的抑制效果越好;窄縫內(nèi)的金屬網(wǎng)寬度越大,對流體共振波高及浮體所受水平波浪力F_x的抑制效果越好;此外,金屬網(wǎng)的開孔率及寬度的變化對作用在浮體上的垂向波浪力F_y影響較小。
【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】：2018
【分類號】：P75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2764314