海上浮體與波浪相互作用的研究,是海洋工程領(lǐng)域重要的研究課題之一。浮體在外界的作用下會(huì)產(chǎn)生搖蕩運(yùn)動(dòng),在設(shè)計(jì)中需要了解浮體在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),以確保浮體的穩(wěn)定性符合工作要求。因此,對(duì)浮體搖蕩運(yùn)動(dòng)的仿真研究具有重要意義。本文為研究浮體在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法,分析浮體的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及其穩(wěn)定性。根據(jù)浮體在波浪水池中的實(shí)驗(yàn),建立相應(yīng)的數(shù)值仿真模型。數(shù)值模型基于計(jì)算流體力學(xué)軟件,采用重疊網(wǎng)格、流體域體積、六自由體和多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等方法進(jìn)行建立。通過對(duì)比二級(jí)和三級(jí)海況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證數(shù)值模型的準(zhǔn)確性和適用性。然后預(yù)測(cè)四級(jí)和五級(jí)海況下的搖蕩運(yùn)動(dòng),分析斜浪和浮體本身結(jié)構(gòu)對(duì)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響,計(jì)算各級(jí)海況下浮體的穩(wěn)定性,并對(duì)浮體提出優(yōu)化方案。隨著海況增加,浮體的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)劇烈,運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)周期均增大。在斜浪作用下,浮體的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)隨著波浪入射角變化而變化。經(jīng)過穩(wěn)定性計(jì)算,該浮體結(jié)構(gòu)在計(jì)算海況內(nèi)均能達(dá)到穩(wěn)定性要求。改變浮體的質(zhì)心或者浮心,可以對(duì)浮體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)更加穩(wěn)定。通過對(duì)浮體與波浪的相互作用進(jìn)行數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究,分析浮體在不同海況作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和穩(wěn)定性,對(duì)浮...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 論文的選題背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
        1.2.1 浮體與波浪相互作用的研究狀況及進(jìn)展
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
    2.1 流體力學(xué)的控制方程
        2.1.1 連續(xù)性方程
        2.1.2 動(dòng)量方程
        2.1.3 湍流模型
        2.1.4 波浪模型邊界條件
    2.2 流體力學(xué)多相流模型
        2.2.1 數(shù)值模擬主要模型
        2.2.2 VOF模型基本理論
    2.3 重疊網(wǎng)格技術(shù)
        2.3.1 重疊網(wǎng)格挖洞技術(shù)
        2.3.2 重疊網(wǎng)格尋點(diǎn)技術(shù)
        2.3.3 重疊網(wǎng)格插值技術(shù)
        2.3.4 離散控制方程的有限體積法
    2.4 數(shù)值造波理論基礎(chǔ)
        2.4.1 數(shù)值波浪模型
        2.4.2 斯托克斯波
    2.5 多浮體系統(tǒng)的水動(dòng)力分析
        2.5.1 多浮體流場(chǎng)的速度勢(shì)和水動(dòng)力系數(shù)
        2.5.2 多浮體受到的波浪力和運(yùn)動(dòng)方程
        2.5.3 浮體動(dòng)力學(xué)方程
    2.6 本章小結(jié)
3 數(shù)值模型的建立
    3.1 CFD軟件介紹
    3.2 建立數(shù)值模型
        3.2.1 問題描述
        3.2.2 幾何模型
        3.2.3 網(wǎng)格模型
        3.2.4 約束模型
        3.2.5 邊界條件
    3.3 本章小結(jié)
4 浮體系統(tǒng)在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)
    4.1 浮體系統(tǒng)的坐標(biāo)系定義
    4.2 浮體系統(tǒng)在不同海況下運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)方案
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.3 浮體系統(tǒng)在波浪作用下運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)值結(jié)果
        4.4.1 浮體系統(tǒng)與波浪相互作用的數(shù)值模型驗(yàn)證
        4.4.2 浮體系統(tǒng)在高海況下運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值預(yù)測(cè)
    4.4 本章小結(jié)
5 浮體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析與優(yōu)化
    5.1 浮體系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定性分析
        5.1.1 浮體的平衡穩(wěn)定性
        5.1.2 鉸接對(duì)浮體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響
        5.1.3 波浪入射角對(duì)浮體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響
    5.2 浮體系統(tǒng)的三種設(shè)計(jì)方案的對(duì)比及仿真分析
        5.2.1 浮體優(yōu)化方案
        5.2.2 浮體系統(tǒng)優(yōu)化仿真結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3767297