隨著海上資源開發(fā)和利用逐漸走向深海,浮式結(jié)構(gòu)物及其錨泊系統(tǒng)的相關(guān)研究成為了海洋工程界研究的熱點(diǎn)。計(jì)算流體力學(xué)具有強(qiáng)大的數(shù)值模擬能力而被普遍應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目,己經(jīng)成為海洋工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域必不可少的研究方法。本文基于OpenFOAM開源計(jì)算軟件,進(jìn)行數(shù)值波浪水槽和錨泊系統(tǒng)的開發(fā),為浮式結(jié)構(gòu)物的水動(dòng)力特性研究提供新的工具。首先,為了構(gòu)建能夠造出各種工況的數(shù)值波浪水槽,本文拓展了waves2Foam求解器和interDyMFoam求解器的造波和消波能力,并對(duì)比研究了不同造波方法和消波方法下構(gòu)建的數(shù)值波浪水槽的計(jì)算效率和計(jì)算精度。基于速度入口方法和松弛區(qū)消波方法進(jìn)行了規(guī)則波浪和不規(guī)則波浪的模擬和驗(yàn)證工作,并與理論解對(duì)比分析了波浪作用下不同直徑圓柱的受力情況,驗(yàn)證了數(shù)值波浪水槽的可靠性。其次,基于OpenFOAM的sixDoFRigidBodyMotion模塊,分別采用懸鏈線法和分段外推法開發(fā)了錨泊系統(tǒng)靜力分析程序,從而實(shí)現(xiàn)了浮式結(jié)構(gòu)物與錨泊系統(tǒng)的耦合求解。模擬了典型工況下浮式防波堤的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),并將規(guī)則波浪作用下的數(shù)值模擬結(jié)果與其他學(xué)者的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了本文開發(fā)的錨泊系統(tǒng)分析程序的有... 

【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)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 數(shù)值波浪水槽研究現(xiàn)狀
        1.2.2 浮式結(jié)構(gòu)錨泊定位系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 浮式結(jié)構(gòu)物與錨泊定位系統(tǒng)耦合研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作
2 基礎(chǔ)理論
    2.1 兩相流模擬的數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 基本控制方程
        2.1.2 自由面處理
    2.2 數(shù)值波浪水槽的模擬
        2.2.1 仿物理推板造波
        2.2.2 速度入口造波
        2.2.3 阻尼消波
        2.2.4 松弛區(qū)消波
    2.3 六自由度求解模塊
        2.3.1 基本方程
        2.3.2 Newmark-β方法
    2.4 本章小結(jié)
3 數(shù)值水槽的構(gòu)建與驗(yàn)證
    3.1 網(wǎng)格收斂性驗(yàn)證
    3.2 規(guī)則波的模擬
        3.2.1 微幅波的模擬
        3.2.2 二階Stokes波的模擬
    3.3 不規(guī)則波的模擬
        3.3.1 Pierson-Moscowitz譜(P-M譜)
        3.3.2 JONSWAP譜
    3.4 波浪與圓柱的相互作用驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
4 錨泊系統(tǒng)開發(fā)與驗(yàn)證
    4.1 基于懸鏈線法的錨泊系統(tǒng)開發(fā)
        4.1.1 懸鏈線方程基本理論
        4.1.2 基于懸鏈線方程的錨泊系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)
    4.2 基于分段外推法的錨泊系統(tǒng)開發(fā)
        4.2.1 分段外推法基本理論
        4.2.2 基于分段外推法的錨泊系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)
    4.3 規(guī)則波作用下浮式防波堤水動(dòng)力特性
        4.3.1 算例設(shè)置及工況驗(yàn)證
        4.3.2 結(jié)果討論
    4.4 不規(guī)則波作用下浮式防波堤水動(dòng)力特性
        4.4.1 算例設(shè)置及工況驗(yàn)證
        4.4.2 結(jié)果討論
    4.5 本章小結(jié)
5 波浪砰擊荷載作用下浮式結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)模擬
    5.1 計(jì)算模型設(shè)置
    5.2 工字型結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及錨泊力
    5.3 工字型結(jié)構(gòu)的砰擊荷載
    5.4 砰擊荷載與相對(duì)速度的關(guān)系討論
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
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
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[2]基于勢(shì)流理論和OpenFOAM的耦合模型對(duì)多向不規(guī)則波浪的模擬[J]. 季新然,柳淑學(xué),Bo T.PAULSEN,Harry B.BINGHAM.  水科學(xué)進(jìn)展. 2016(01)
[3]孤立波作用下排柱附近流動(dòng)特性數(shù)值分析[J]. 蔣昌波,鄧涯,姚宇,鄧斌.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2015(08)
[4]基于OpenFOAM的數(shù)值波浪水槽研究[J]. 劉秀麗,段夢(mèng)蘭,高攀,鐘超.  復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(03)
[5]二維黏性流數(shù)值波浪水池的開發(fā)與驗(yàn)證[J]. 唐耀,鄒早建.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2013(05)
[6]深水懸鏈錨泊線阻尼計(jì)算[J]. 喬?hào)|生,歐進(jìn)萍.  振動(dòng)與沖擊. 2011(02)
[7]風(fēng)浪作用下HYSY-981半潛式平臺(tái)動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模擬[J]. 朱航,馬哲,翟剛軍,歐進(jìn)萍.  振動(dòng)與沖擊. 2010(09)
[8]非線彈性系泊纜系泊性能[J]. 袁夢(mèng),范菊,繆國平,朱仁傳.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)
[9]無限水深內(nèi)完全非線性數(shù)值波浪水槽建立[J]. 寧德志,滕斌,勾瑩,孫金麗.  大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(06)
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博士論文
[1]船槳舵相互作用的重疊網(wǎng)格技術(shù)數(shù)值方法研究[D]. 沈志榮.上海交通大學(xué) 2014
[2]海洋工程粘性數(shù)值波浪水池開發(fā)及應(yīng)用[D]. 曹洪建.上海交通大學(xué) 2014
[3]深海浮式結(jié)構(gòu)物系泊系統(tǒng)的非線性時(shí)域分析[D]. 袁夢(mèng).上海交通大學(xué) 2011
[4]浮箱—水平板式浮防波堤水動(dòng)力特性研究[D]. 董華洋.大連理工大學(xué) 2009

碩士論文
[1]聚焦波浪與圓柱作用的數(shù)值模擬[D]. 武昕竹.大連理工大學(xué) 2015
[2]浮式結(jié)構(gòu)物系泊系統(tǒng)時(shí)域非線性耦合分析[D]. 韋斯俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]浮式結(jié)構(gòu)物系泊系統(tǒng)數(shù)值分析模塊naoeFOAM-ms開發(fā)[D]. 劉遠(yuǎn)傳.上海交通大學(xué) 2014
[4]基于OpenFOAM的數(shù)值造波與消波模型及其應(yīng)用[D]. 查晶晶.上海交通大學(xué) 2011
[5]集中質(zhì)量法在深海系泊沖擊張力計(jì)算中的應(yīng)用研究[D]. 程楠.天津大學(xué) 2008
[6]基于FLUENT的二維數(shù)值波浪水槽研究[D]. 李勝忠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3536217