極端波浪是影響海洋工程結(jié)構(gòu)物正常工作和生存的最主要的海洋條件之一,而畸形波是其中一種極為特殊的強(qiáng)非線性極端波浪,具有出現(xiàn)頻率高和隨機(jī)瞬時(shí)發(fā)生的特性,一旦遭遇,它產(chǎn)生的巨大波浪載荷將對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)物造成災(zāi)難性的危害,因此,畸形波與結(jié)構(gòu)物相互作用方面的研究得到了國內(nèi)外眾多專家學(xué)者的重視。比較常見的海洋結(jié)構(gòu)物多具有立柱結(jié)構(gòu),它們?cè)诙鄶?shù)海況下都具有小尺度的特點(diǎn),開展畸形波與小尺度立柱結(jié)構(gòu)相互作用的數(shù)值模擬研究具有重要的理論和實(shí)際工程意義。本文基于Fluent軟件平臺(tái),構(gòu)建了二維和三維波浪數(shù)值水槽,在指定時(shí)間和指定位置模擬了畸形波的生成;通過在水槽中加入小尺度垂直立柱結(jié)構(gòu),建立了畸形波與小尺度垂直立柱相互作用的模型。對(duì)比研究了畸形波與“同尺度”的線性規(guī)則波和二階斯托克斯波對(duì)小尺度垂直立柱的沖擊效應(yīng),并分析了相關(guān)因素對(duì)沖擊效應(yīng)的影響,主要結(jié)論如下:(1)二維和三維數(shù)值波浪水槽中的畸形波模擬值很好地?cái)M合了理論值,四個(gè)畸形波特征參數(shù)與定義值誤差基本不超過8%;(2)與畸形波相互作用時(shí),小尺度垂直圓柱體波浪力、迎浪面上的波浪涌高和柱表面的動(dòng)水壓強(qiáng)顯著增加,且遠(yuǎn)大于“同尺度”的線性規(guī)則波和二階斯托克斯波的...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 畸形波的研究進(jìn)展
        1.2.1 畸形波的定義
        1.2.2 畸形波的生成機(jī)理
        1.2.3 畸形波的數(shù)值模擬
    1.3 極端波浪對(duì)小尺度垂直立柱沖擊作用研究進(jìn)展
        1.3.1 理論公式推導(dǎo)
        1.3.2 模型試驗(yàn)研究
        1.3.3 數(shù)值模擬研究
    1.4 本文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.4.1 主要工作
        1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 FLUENT數(shù)值造波理論基礎(chǔ)
    2.1 數(shù)值波浪水槽的基本控制方程
    2.2 數(shù)值波浪水槽的初始條件和邊界條件
    2.3 湍流模型
    2.4 控制方程的離散方法
    2.5 流場(chǎng)的計(jì)算算法
    2.6 自由液面處理方法
    2.7 造波和消波方法
        2.7.1 造波方法
        2.7.2 消波方法
    2.8 UDF簡介
    2.9 本章小結(jié)
第三章 畸形波的數(shù)值模擬
    3.1 二維微幅波的數(shù)值模擬
        3.1.1 微幅波理論
        3.1.2 二維波浪水槽的建立及網(wǎng)格劃分
        3.1.3 邊界條件及求解設(shè)置
        3.1.4 模擬結(jié)果分析
    3.2 二維畸形波的模擬
        3.2.1 隨機(jī)波浪理論
        3.2.2 畸形波的理論模型
        3.2.3 Matlab中畸形波的程序?qū)崿F(xiàn)
        3.2.4 二維水槽中畸形波的數(shù)值模擬
    3.3 三維畸形波的數(shù)值模擬及結(jié)果分析
        3.3.1 三維波浪水槽尺寸及局部網(wǎng)格示意圖
        3.3.2 模擬結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 畸形波對(duì)小尺度垂直圓柱體沖擊效應(yīng)的數(shù)值模擬
    4.1 模型建立及驗(yàn)證
        4.1.1 物理模型試驗(yàn)
        4.1.2 數(shù)值模型設(shè)置
        4.1.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與可靠性分析
    4.2 畸形波對(duì)小尺度垂直圓柱體作用特點(diǎn)分析
        4.2.1 模型設(shè)置與網(wǎng)格劃分
        4.2.2 畸形波沖擊垂直圓柱體的過程特點(diǎn)
    4.3 畸形波與“同尺度”規(guī)則波及斯托克斯二階波的對(duì)比
        4.3.1 三種不同類型波浪的波浪力特點(diǎn)對(duì)比
        4.3.2 三種不同類型波浪波面變化特點(diǎn)
        4.3.3 三種不同類型波浪作用下圓柱表面動(dòng)水壓強(qiáng)變化特點(diǎn)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 畸形波沖擊小尺度垂直圓柱體的影響因素分析
    5.1 有效波高對(duì)畸形波沖擊垂直圓柱體的影響
        5.1.1 有效波高對(duì)波浪力的影響
        5.1.2 有效波高對(duì)波面的影響
        5.1.3 有效波高對(duì)圓柱體表面動(dòng)水壓強(qiáng)的影響
    5.2 聚焦點(diǎn)位置變化對(duì)畸形波沖擊垂直圓柱體的影響
        5.2.1 聚焦點(diǎn)位置對(duì)波浪力的影響
        5.2.2 聚焦點(diǎn)位置對(duì)波面的影響
        5.2.3 聚焦點(diǎn)位置對(duì)圓柱體表面動(dòng)水壓強(qiáng)的影響
    5.3 柱徑對(duì)畸形波沖擊垂直圓柱體的影響
        5.3.1 柱徑對(duì)波浪力的影響
        5.3.2 柱徑對(duì)波面的影響
        5.3.3 柱徑對(duì)圓柱體表面動(dòng)水壓強(qiáng)的影響
    5.4 譜峰周期對(duì)畸形波沖擊垂直圓柱體的影響
        5.4.1 譜峰周期對(duì)波浪力的影響
        5.4.2 譜峰周期對(duì)波面的影響
        5.4.3 譜峰周期對(duì)圓柱體表面動(dòng)水壓強(qiáng)的影響
    5.5 斷面形狀對(duì)畸形波沖擊小尺度垂直立柱的影響
        5.5.1 方柱的幾何尺寸及網(wǎng)格劃分
        5.5.2 方柱與圓柱波浪力的對(duì)比
        5.5.3 方柱與圓柱波面對(duì)比
        5.5.4 方柱與圓柱柱面動(dòng)水壓強(qiáng)對(duì)比
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號(hào)：3825206