發(fā)布時(shí)間：2021-06-09 09:37

　　隨著傳統(tǒng)能源的不斷消耗和全球環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,開發(fā)清潔可持續(xù)的新能源迫在眉睫。海洋能作為一種清潔能源,具有分布廣、儲(chǔ)量大以及沒(méi)有污染等特點(diǎn),被世界各國(guó)廣泛關(guān)注。隨著對(duì)海洋資源的不斷開發(fā),所建立的海洋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物等受波浪的沖擊破壞嚴(yán)重也日益嚴(yán)重,逐漸成為制約海洋能源開發(fā)的主要因素。因此,研究采用消浪結(jié)構(gòu)來(lái)保護(hù)海洋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物具有重大意義。本文主要通過(guò)CFD數(shù)值模擬的方法,對(duì)開孔板這類消浪結(jié)構(gòu)物在海洋結(jié)構(gòu)物上的應(yīng)用特性進(jìn)行了研究。首先基于不可壓縮粘性流體的N-S方程,建立了二維數(shù)值波浪水槽,采用動(dòng)網(wǎng)格模型和VOF法追蹤自由表面,進(jìn)行數(shù)值造波和消波,并對(duì)數(shù)值造波的準(zhǔn)確性進(jìn)行了檢驗(yàn),同時(shí)進(jìn)行了時(shí)間步長(zhǎng)獨(dú)立性和網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)網(wǎng)格尺度采用Δh/H_i<0.17,時(shí)間步長(zhǎng)采用最大庫(kù)朗數(shù)C_r<0.5的變時(shí)間步長(zhǎng)計(jì)算時(shí),能夠獲得精度較好的模擬結(jié)果。其次建立了單層開孔板數(shù)值模型,對(duì)單層開孔板消波減載效果進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于作用在單層開孔板上的水平波浪力而言,增大開孔板的開孔率能夠有效減小水平波浪力,當(dāng)最大波浪力達(dá)到最小值時(shí),開孔率在0.2左... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 消浪結(jié)構(gòu)物應(yīng)用概況
    1.3 國(guó)內(nèi)外消浪結(jié)構(gòu)物發(fā)展綜述
        1.3.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容及意義
        1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 研究意義
2 CFD基礎(chǔ)及數(shù)值波浪水槽
    2.1 CFD控制方程及基礎(chǔ)理論
        2.1.1 CFD一般計(jì)算步驟
        2.1.2 控制方程
        2.1.3 常用的湍流模型簡(jiǎn)介
    2.2 數(shù)值波浪水槽的發(fā)展及應(yīng)用
        2.2.1 數(shù)值造波
        2.2.2 數(shù)值消波的幾種方式
    2.3 Fluent軟件中的UDF及動(dòng)網(wǎng)格
        2.3.1 Fluent軟件簡(jiǎn)介
        2.3.2 UDF簡(jiǎn)介以及在數(shù)值造波中的應(yīng)用
        2.3.3 Fluent中的動(dòng)網(wǎng)格模型
    2.4 Fluent軟件中的兩相流模型及VOF
        2.4.1 多相流介紹
        2.4.2 兩相流-VOF模型
    2.5 波浪相關(guān)理論
    2.6 本章小結(jié)
3 CFD模型驗(yàn)證與單層開孔板消浪特性研究
    3.1 數(shù)值波浪水槽的建立與檢驗(yàn)
        3.1.1 數(shù)值波浪水槽模型建立
        3.1.2 數(shù)值波浪水槽網(wǎng)格劃分及求解
        3.1.3 無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)
    3.2 單層開孔板數(shù)值模型
        3.2.1單層開孔板前期實(shí)驗(yàn)
        3.2.2 單層開孔板數(shù)值模型及網(wǎng)格劃分
        3.2.3 波浪條件和湊波
    3.3 單層開孔板數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)對(duì)比
    3.4 本章小結(jié)
4 帶有開孔板的固定式海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力特性研究
    4.1 模型的建立與網(wǎng)格劃分
        4.1.1 數(shù)值模型
        4.1.2 網(wǎng)格劃分與計(jì)算求解
    4.2 開孔率對(duì)消波減載效果的影響
        4.2.1 開孔率對(duì)反射系數(shù)的影響
        4.2.2 開孔率對(duì)波浪力的影響
        4.2.3 開孔率影響下的流場(chǎng)云圖分析
    4.3 相對(duì)距離對(duì)消波減載效果的影響
        4.3.1 相對(duì)距離對(duì)反射系數(shù)的影響
        4.3.2 相對(duì)距離對(duì)水平波浪力的影響
        4.3.4 相對(duì)距離影響下的流場(chǎng)云圖分析
    4.4 本章小結(jié)
5 帶有開孔板的浮式海洋結(jié)構(gòu)水動(dòng)力特性研究
    5.1 模型的建立與網(wǎng)格劃分
        5.1.1 模型的建立
        5.1.2 網(wǎng)格劃分
        5.1.3 計(jì)算求解
    5.2 開孔率對(duì)消波減載效果的影響
        5.2.1 開孔率對(duì)反射系數(shù)的影響
        5.2.2 開孔率對(duì)水平波浪力的影響
        5.2.3 開孔率對(duì)垂直波浪力的影響
    5.3 相對(duì)距離對(duì)消波減載效果的影響
        5.3.1 相對(duì)距離對(duì)反射系數(shù)的影響
        5.3.2 相對(duì)距離對(duì)水平波浪力的影響
        5.3.3 相對(duì)距離對(duì)垂直波浪力的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]波浪與開孔沉箱相互作用的CLEAR-VOF數(shù)值模擬[J]. 邢飛,孫大鵬,夏志盛,吳浩.  水道港口. 2014(05)
[2]開孔沉箱消浪性能試驗(yàn)研究[J]. 施曉迪,琚烈紅,馮衛(wèi)兵,丁軍.  水運(yùn)工程. 2011(03)
[3]雙層開孔直立式板結(jié)構(gòu)的消波性能試驗(yàn)[J]. 汪宏,沈麗玉,王勇.  水運(yùn)工程. 2011(02)
[4]規(guī)則波作用下有頂板開孔沉箱垂直波浪力試驗(yàn)研究[J]. 姜俊杰,李玉成.  水運(yùn)工程. 2011(01)
[5]規(guī)則波作用下開孔沉箱波浪力計(jì)算方法的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 姜俊杰,李玉成,孫大鵬,馬寶聯(lián).  水運(yùn)工程. 2009(01)
[6]Experimental and Theoretical Investigation of Wave Forces on APartially-Perforated Caisson Breakwater with A Rock-Filled Core[J]. 劉勇,李玉成,滕斌,姜俊杰.  China Ocean Engineering. 2006(02)
[7]Wave Action on Structures of Combined Cylinders[J]. 孫路,李玉成,滕斌,張寧川.  China Ocean Engineering. 2005(03)
[8]不規(guī)則波作用下有頂板開孔沉箱總水平力的計(jì)算[J]. 李玉成,陳雪峰,孫大鵬,劉勇,姜俊杰,馬寶聯(lián).  中國(guó)海洋平臺(tái). 2005(01)
[9]不規(guī)則波作用下開孔沉箱垂直方向受力的試驗(yàn)研究[J]. 姜俊杰,李玉成,孫大鵬,馬寶聯(lián).  中國(guó)海洋平臺(tái). 2004(05)
[10]規(guī)則波作用下無(wú)頂蓋開孔沉箱所受垂直力的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 李玉成,姜俊杰,孫大鵬,馬寶聯(lián).  中國(guó)海洋平臺(tái). 2004(02)

博士論文
[1]基于SPH方法波浪與開孔沉箱式防波堤相互作用的數(shù)值研究[D]. 唐曉成.大連理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]波浪與開孔沉箱相互作用的數(shù)值研究[D]. 邢飛.大連理工大學(xué) 2014
[2]Fluent UDF方法在數(shù)值波浪水槽中的應(yīng)用研究[D]. 辛穎.大連理工大學(xué) 2013
[3]波浪與開孔直墻式防波堤的相互作用[D]. 馬寶聯(lián).大連理工大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3220343