自然狀態(tài)下波浪和水流一般是同時存在的。對波浪和水流共存問題的研究比純波浪場情況要復(fù)雜的多,因?yàn)樗骱筒ɡ耸邱詈献饔玫?綜合形成的波流場并不是純波浪場與純水流場的簡單疊加。本文采用高階邊界元方法在頻域內(nèi)對波浪、水流與結(jié)構(gòu)物相互作用問題進(jìn)行了理論研究和數(shù)值模擬,重點(diǎn)研究了水流參數(shù)的引入對單純波浪作用下結(jié)構(gòu)物水動力特性的影響。對于波流共存問題,利用一滿足自由水面和遠(yuǎn)場邊界條件的格林函數(shù),可以將積分域限制在物面和自由水面上的一個有限區(qū)域。然而與純波浪的情況相比,格林函數(shù)的計算是十分耗時的。本文采用攝動展開理論,在小流速假定下,將速度勢和格林函數(shù)按與波陡有關(guān)的參數(shù)和與水流有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行攝動展開,其中和都為小參數(shù)。并且采用積分方程,消除了固角系數(shù)和部分奇異積分,改進(jìn)積分中某些柯西主值積分的計算,從而使方程更為簡化,計算更為迅速。為了驗(yàn)證本文數(shù)值模型的正確性,分別選取了三組模型,首先選取的是結(jié)構(gòu)形式最簡單的直立圓柱模型,模擬得到圓柱上水動力特性,并將計算結(jié)果與已發(fā)表的半解析結(jié)果和時域結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果吻合良好。隨后根據(jù)^{Kinoshita（1995）}所做的模型試驗(yàn),模擬波、流與一... 

【文章來源】：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

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 背景和研究意義
    1.2 波、流與結(jié)構(gòu)物相互作用研究進(jìn)展
    1.3 本文研究工作
2 基本理論與數(shù)值模型
    2.1 波、流與三維物體相互作用數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 邊界條件
        2.1.3 速度勢的分解
        2.1.4 積分方程的建立
        2.1.5 速度勢和格林函數(shù)的攝動展開
    2.2 積分方程的離散和矩陣方程的建立
        2.2.1 積分方程的離散
        2.2.2 矩陣方程的建立
    2.3 物體水動力特性求解
        2.3.1 一階波浪力和水動力系數(shù)的求解
        2.3.2 二階平均漂移力的求解
        2.3.3 物體運(yùn)動響應(yīng)的求解
        2.3.4 波浪爬高的求解
    2.4 本章小結(jié)
3 波、流與結(jié)構(gòu)物相互作用模型驗(yàn)證
    3.1 直立圓柱模型驗(yàn)證
        3.1.1 直立圓柱模型介紹
        3.1.2 波流力結(jié)果對比
        3.1.3 波浪爬高結(jié)果對比
        3.1.4 二階平均漂移力結(jié)果對比
    3.2 四柱結(jié)構(gòu)驗(yàn)證
        3.2.1 Kinoshita(1995)試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒榻B
        3.2.2 波流力對比
        3.2.3 二階平均漂移力對比
    3.3 浮動半球模型驗(yàn)證
        3.3.1 浮動半球模型介紹
        3.3.2 波流力對比
        3.3.3 波浪爬高對比
        3.3.4 運(yùn)動響應(yīng)對比
    3.4 本章小結(jié)
4 水流對固定四柱結(jié)構(gòu)波浪繞射模擬的影響分析
    4.1 四柱結(jié)構(gòu)模型及參數(shù)設(shè)置
    4.2 水流參數(shù)的變化對模擬結(jié)果的影響分析
        4.2.1 模擬結(jié)果隨入射波浪周期變化趨勢分析
        4.2.2 模擬結(jié)果隨迎浪角變化趨勢分析
    4.3 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]波流與結(jié)構(gòu)物相互作用的數(shù)值模擬[J]. 劉珍,滕斌,寧德志,孫亮.  計算力學(xué)學(xué)報. 2010(01)
[2]波流相互作用與波動傳播模態(tài)[J]. 徐祥德,冉令坤.  大氣科學(xué). 2007(06)
[3]非均勻水流水域波浪的傳播變形[J]. 張洪生,趙紅軍,丁平興,繆國平.  力學(xué)學(xué)報. 2007(03)
[4]波流共同作用下的底部剪切力研究[J]. 高祥宇.  海洋工程. 2005(04)
[5]東海大橋橋梁樁柱承臺水動力模型試驗(yàn)研究——第二部分:作用于群樁及承臺上的波流力[J]. 蘭雅梅,劉樺,皇甫熹,薛雷平,陳剛.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 2005(03)
[6]波浪-水流相互作用模型[J]. 吳永勝,練繼建,王兆印,張慶河.  水利學(xué)報. 2002(04)
[7]波浪和水流共同作用下水流時均流速分布[J]. 吳永勝,練繼建,張慶河,秦崇仁.  水利學(xué)報. 2001(01)
[8]波浪問題中唯一可解的高階邊界元方法[J]. 滕斌,李玉成.  海洋工程. 1996(01)
[9]波浪在水流作用下的變形[J]. 李玉成,滕斌,陳兵.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 1995(02)
[10]波浪力計算中的一個新邊界元方法[J]. 滕斌.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展（A輯）. 1994(02)

博士論文
[1]比例邊界有限元法在勢流理論中的應(yīng)用[D]. 曹鳳帥.大連理工大學(xué) 2009
[2]浮體在大幅波浪中的運(yùn)動和荷載計算研究[D]. 錢昆.大連理工大學(xué) 2004



本文編號：3429117