浮標(biāo)是科研人員搜集海洋水文數(shù)據(jù)、探測(cè)水下目標(biāo)的常用觀測(cè)平臺(tái),浮標(biāo)內(nèi)部通過搭載不同的觀測(cè)系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的觀測(cè)任務(wù)。合理優(yōu)異的浮標(biāo)構(gòu)型能夠優(yōu)化載體穩(wěn)定性,改善浮標(biāo)對(duì)較惡劣海況的適應(yīng)能力,提高數(shù)據(jù)測(cè)量精度。為使浮標(biāo)內(nèi)部系統(tǒng)能夠在較溫和的外部環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行,則浮標(biāo)載體的運(yùn)動(dòng)范圍、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和受力狀態(tài)都應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。所以,優(yōu)化浮標(biāo)構(gòu)型提高載體水動(dòng)力穩(wěn)性對(duì)浮標(biāo)內(nèi)部各系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。本文在自守位聲吶定位浮標(biāo)的基礎(chǔ)上提出一種通用抗流動(dòng)力浮標(biāo)平臺(tái),這種新型浮標(biāo)沒有錨泊設(shè)備,采用動(dòng)力定位,能夠解決浮標(biāo)布放和回收繁瑣、費(fèi)時(shí)的問題。本文首先對(duì)新型浮標(biāo)的水動(dòng)力性能和在波浪中的受力情況進(jìn)行分析,使用理論計(jì)算方法和AQWA軟件模擬仿真方法,計(jì)算并分析浮標(biāo)的水動(dòng)力性能,得出浮標(biāo)在頻域內(nèi)的一階波浪力、二階波浪力和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值RAO曲線。為改善浮標(biāo)載體水動(dòng)力穩(wěn)性較差的局面,首先對(duì)浮標(biāo)穩(wěn)定翼和主尺度對(duì)浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響進(jìn)行分析,研究穩(wěn)定翼不同安裝位置對(duì)浮標(biāo)垂蕩運(yùn)動(dòng)的影響,同時(shí)分析浮標(biāo)在不同長(zhǎng)、寬和吃水狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)變化,為浮標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)提供依據(jù)。同時(shí)本文參考多柱體結(jié)構(gòu)和變截面設(shè)計(jì),對(duì)浮標(biāo)提出不同的上部和下部結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)思路,首先是將上部設(shè)計(jì)成多柱體形式,在相同排水量狀態(tài)下對(duì)比多柱體式浮標(biāo)和原浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)響應(yīng);然后在上部和下部中間加入連桿,使用AQWA軟件計(jì)算連桿不同長(zhǎng)度設(shè)計(jì)方案的浮標(biāo)水動(dòng)力穩(wěn)性差異。最后對(duì)浮標(biāo)在不同航速下的阻力進(jìn)行計(jì)算,對(duì)浮標(biāo)的續(xù)航力進(jìn)行研究。為分析浮標(biāo)在不規(guī)則波中的水動(dòng)力性能,對(duì)浮標(biāo)在給定海況下的水動(dòng)力性能進(jìn)行計(jì)算,在對(duì)浮標(biāo)工作海域波浪統(tǒng)計(jì)信息分析的基礎(chǔ)上,提出12種計(jì)算工況。計(jì)算分析原浮標(biāo)和改進(jìn)浮標(biāo)在12種海況下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)有義值和最大值,為浮標(biāo)在海域不同區(qū)域布放范圍提供參考。借鑒航速對(duì)船舶升沉和縱搖運(yùn)動(dòng)的影響,分析航速對(duì)浮標(biāo)的影響,研究不同航速下浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。國內(nèi)外關(guān)于動(dòng)力浮標(biāo)設(shè)計(jì)與研究很少,本文通過研究不同因素對(duì)通用抗流動(dòng)力浮標(biāo)平臺(tái)水動(dòng)力性能的影響,對(duì)此類新型浮標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考,對(duì)其他浮標(biāo)設(shè)計(jì)優(yōu)化具有指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P715.2
【部分圖文】：

函數(shù)法解決物體在水中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，模布置源和匯，然后選取適當(dāng)?shù)母窳趾瘮?shù)作出計(jì)算域內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。??以下設(shè)定：理想流體為無旋，無粘性，?＝?（ｘ，＿ｙ，ｚ）位置處的流體速度向量廠（孓＞；，２，標(biāo)系中，速度向量表達(dá)式為：??ｄｘ?ｄｙ?ｄｚ??的單位矢量。??ａｐｌａｃｅ方程：??９??

由于本文研究的通用抗流動(dòng)力浮標(biāo)平臺(tái)缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為驗(yàn)證模擬計(jì)算結(jié)果的可靠性，??采用相同的方式對(duì)海洋資料浮標(biāo)進(jìn)行建模和水動(dòng)力計(jì)算，并與參考文獻(xiàn)［５３］中試驗(yàn)值對(duì)比。??用于驗(yàn)證計(jì)算的浮標(biāo)參數(shù)如表３．１所示。浮標(biāo)模型與網(wǎng)格劃分如圖３．１所示。???表３．１浮標(biāo)主要技術(shù)參數(shù)???參數(shù)?設(shè)定數(shù)值???頂部半徑?２＾０１????底部半徑?１．８７５ｍ???總尚?３．１ｍ???Ｍ?Ｕｍ????＾?Ｏｌｍ????設(shè)計(jì)吃水?０．４１ｍ????排水量?５Ａ????重心高度（距基線）?０．５９ｍ????水線面面積?１７．２４ｍ２????轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?９．４ｔ－ｍ２???ｍｍ??圖３．１浮標(biāo)模型與網(wǎng)格劃分??參考文獻(xiàn)中以勢(shì)流理論為計(jì)算基礎(chǔ)對(duì)浮標(biāo)的縱搖和垂蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值進(jìn)行分析，對(duì)海??２１??

近場(chǎng)法的求解結(jié)果取決于模型網(wǎng)格劃分情況，其求解結(jié)果與遠(yuǎn)場(chǎng)法有一定差距，當(dāng)求解結(jié)??果顯示近場(chǎng)法與遠(yuǎn)場(chǎng)法趨勢(shì)一致且差距不大時(shí)，可以近似認(rèn)為模型網(wǎng)格劃分滿足求解要求。??在ＡＱＷＡ模塊中對(duì)比由遠(yuǎn)場(chǎng)法與近場(chǎng)法求解所得的二階波浪力如圖３．２所示。從圖３．２可??知遠(yuǎn)場(chǎng)法與近場(chǎng)法求解的結(jié)果趨勢(shì)一致，大小基本一致，可以認(rèn)為模型劃分網(wǎng)格滿足計(jì)算??要求。??２０００－Ｉ??〇?－?■■■■■■■■■■■■■■？？■籲錆■■鐮＿■■暑■魯??－２０００?－??Ｚ?－４０００?－?＼??〇５?＼??§?－６０００?－?＼??？?＼??＾?＿８０００?■?—?Ｎｅａｒ?ｆｉｅｌｄ＇?＼??昏側(cè)」?ｉ－—Ｆａｒ?ｆｉｅｌｄ丨?＼??－?＼??－１２０００?－?、??－１４０００?－??－１６０００?１?＇?１?＇?ｒ?＇?１?＇?１?＊??０?１２?３?４??頻率（ｒａｄ／ｓ）??圖３．２遠(yuǎn)場(chǎng)法與近場(chǎng)法求解柱形浮標(biāo)二階波浪力??使用ＡＱＷＡ軟件計(jì)算浮標(biāo)的幅頻運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，縱搖和垂蕩運(yùn)動(dòng)ＲＡＯ曲線如圖３．３和圖??３．４所示。??２２??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張繼明;范秀濤;趙強(qiáng);李選群;鄭珊珊;;頻域內(nèi)海洋資料浮標(biāo)水動(dòng)力特性的仿真研究[J];山東科學(xué);2015年04期

2 朱忠顯;尹勇;楊曉;李曉松;;多成分懸鏈線錨泊系統(tǒng)的靜力特性分析[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

3 范秀濤;邵萌;孫金偉;劉世萱;;大型海洋資料浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)性能研究[J];海洋技術(shù)學(xué)報(bào);2014年01期

4 陳靖;朱克強(qiáng);;圓柱體慣性力系數(shù)和阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)和邱卡數(shù)變化曲線擬合[J];艦船科學(xué)技術(shù);2014年02期

5 吳家喜;代紹軍;;水聲測(cè)量浮標(biāo)水面橫向搖擺分析[J];交通科技與經(jīng)濟(jì);2012年06期

6 閆宏生;張英晟;徐慧;樊之夏;孫偉英;;Spar平臺(tái)濕拖阻力性能研究[J];海洋工程;2012年01期

7 王興剛;孫昭晨;梁書秀;李明昌;趙旭東;;規(guī)則波作用下四錨浮標(biāo)系統(tǒng)動(dòng)力分析[J];海洋工程;2011年03期

8 宋秋紅;唐歆;蘭雅梅;梁擁成;鄭艷平;;海洋漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)浮標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];漁業(yè)現(xiàn)代化;2010年05期

9 曲少春;鄭琨;王英民;;圓柱形浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析與仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2010年06期

10 吳家喜;李蘋;王健培;;水聲測(cè)量浮標(biāo)水面垂直振動(dòng)分析[J];聲學(xué)與電子工程;2009年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙翔;小傾角浮標(biāo)總體設(shè)計(jì)及穩(wěn)性分析[D];浙江大學(xué);2018年

2 張劍鋒;穿浪式浮標(biāo)水動(dòng)力分析與系泊計(jì)算[D];大連海事大學(xué);2017年

3 劉儻;穿浪式（多柱體）浮標(biāo)的設(shè)計(jì)與仿真分析[D];大連海事大學(xué);2016年

4 羅朋飛;自守位聲納浮標(biāo)的區(qū)域控位方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

5 劉丹;南海作業(yè)大型抓斗疏浚船水動(dòng)力性能研究和動(dòng)力仿真[D];上海交通大學(xué);2015年

6 孫辰;“白龍”浮標(biāo)標(biāo)體設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析[D];杭州電子科技大學(xué);2014年

7 曹宏宇;海洋柱形浮標(biāo)阻力和運(yùn)動(dòng)特性研究[D];天津大學(xué);2012年

8 王浩;深海浮標(biāo)的總體設(shè)計(jì)與計(jì)算分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

9 陳常龍;一種新型浮標(biāo)水動(dòng)力特性研究及系留系統(tǒng)探討[D];中國海洋大學(xué);2010年

10 崔思明;矢量浮標(biāo)陣定位系統(tǒng)綜合顯控平臺(tái)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2864762