【摘要】：潛體是十分常見的海洋工程結(jié)構(gòu)物,這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)性好,對(duì)海岸地形的要求不高,保證港內(nèi)外水體交換以及保持海岸景觀的完整性。實(shí)際工程中,潛體往往可能是多個(gè)同時(shí)存在的,如海底暗礁,石油、天然氣輸送管道等設(shè)施,應(yīng)用十分廣泛。波浪與多潛體作用,由于潛體上方水深變化,淺水效應(yīng)增強(qiáng),產(chǎn)生了高階諧波,波能由低頻傳入高頻成分當(dāng)中,波浪的能量譜發(fā)生了改變。隨著波浪繼續(xù)傳播至第一個(gè)潛體下游,水深突然增大,部分高階諧波由鎖定波轉(zhuǎn)換為自由波,這些高階諧波會(huì)傳播至下游的潛體繼續(xù)作用,此時(shí)高階諧波又會(huì)產(chǎn)生一些新的特性,這是本文關(guān)注的重點(diǎn)。這些經(jīng)過(guò)多潛體作用的自由波可能對(duì)船舶通航造成困難,并且還有可能對(duì)海岸建筑物、岸線等造成破壞,因此,對(duì)多潛體誘發(fā)的高階諧波特性進(jìn)行研究是十分必要的。本文基于勢(shì)流理論和時(shí)域高階邊界元方法建立了完全非線性二維數(shù)值水槽模型,模擬波浪與多潛體系統(tǒng)作用問(wèn)題。自由表面滿足完全非線性運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)邊界條件,數(shù)值水槽兩端分別布置阻尼層消除反射對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,運(yùn)用混合歐拉-拉格朗日方法對(duì)數(shù)值水槽中自由表面流體質(zhì)點(diǎn)追蹤,采用四階龍格-庫(kù)塔(Runge-Kutta)法作為時(shí)間步進(jìn)方法計(jì)算下一時(shí)間步的瞬時(shí)波面和速度勢(shì),采用兩點(diǎn)法分離高階鎖定波和自由波。此外,為了驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性,還在波浪水槽內(nèi)開展物理模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和探究,對(duì)淹沒多圓柱和多臺(tái)階系統(tǒng)下游高階諧波特性進(jìn)行了研究。通過(guò)與多篇文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)值結(jié)果及本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比可知,本文數(shù)值模型可以準(zhǔn)確模擬規(guī)則波與多潛體系統(tǒng)的相互作用問(wèn)題。本文首先對(duì)波浪與單個(gè)潛體的相互作用進(jìn)行了研究,重點(diǎn)考慮了淹沒水深、潛體尺寸以及水深等因素對(duì)潛體下游的高階諧波特性的影響。然后利用數(shù)值模型計(jì)算與物理模型實(shí)驗(yàn)兩種手段,對(duì)多個(gè)潛體同時(shí)存在時(shí)結(jié)構(gòu)下游高階諧波特性進(jìn)行了研究。以淹沒水平圓柱和淹沒臺(tái)階兩種結(jié)構(gòu)型式為代表,主要分析了強(qiáng)非線性條件下多潛體后高階自由波幅值隨不同結(jié)構(gòu)型式、布置形式、間距等因素的變化規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV139.2

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本文編號(hào)：2734184