海嘯作為一種破壞力極強(qiáng)的自然災(zāi)害，近年來給相關(guān)國家和地區(qū)造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。2011年日本大海嘯所引起的福島核泄漏事故讓人們再次認(rèn)識到研究海嘯防災(zāi)減災(zāi)的重要性。目前，學(xué)者們主要關(guān)心的是預(yù)警系統(tǒng)的建立、海嘯波的數(shù)值模擬以及危險(xiǎn)性分析等問題，而對陸上建筑抵抗海嘯波及其漂浮物沖擊研究較少。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高以及數(shù)值計(jì)算理論的發(fā)展，數(shù)值模擬方法已經(jīng)成為研究復(fù)雜動(dòng)力學(xué)問題的重要手段。本文結(jié)合工程實(shí)際，基于全三維有限元建模技術(shù)，利用上海超級計(jì)算機(jī)中心“蜂鳥”集群高性能計(jì)算平臺，對海嘯及其漂浮物作用下防波堤的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究。主要研究內(nèi)容包括：研究防波堤流固耦合有限元建模基本理論和方法。從流體的處理方式和模型數(shù)值計(jì)算方法的角度，研究了多物質(zhì)ALE方法的相關(guān)理論和顯式中心差分算法。確定有限元模型各部分的材料模型及單元模型。流體材料采用本構(gòu)模型和狀態(tài)方程共同描述，防波堤材料采用線彈性材料描述，流體采用多物質(zhì)ALE單元描述，防波堤以及集裝箱骨架采用Lagrangian描述下的常應(yīng)力單元，而造波板、皮卡車以及集裝箱外皮采用Belytschko-Tsay單元。研究了防波堤各部分相互作... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景、意義和課題來源
        1.1.1 研究背景及意義
        1.1.2 課題來源
    1.2 海嘯防災(zāi)減災(zāi)研究現(xiàn)狀綜述
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 海嘯防災(zāi)減災(zāi)研究分析結(jié)果
    1.3 流固耦合動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法綜述
        1.3.1 流固耦合問題特點(diǎn)及分類
        1.3.2 流固耦合數(shù)值模擬研究
    1.4 ALE 有限元研究進(jìn)展綜述
        1.4.1 ALE 方法特點(diǎn)描述
        1.4.2 ALE 描述研究進(jìn)展
        1.4.3 ALE 有限元法在流固耦合問題中的應(yīng)用
    1.5 本文的研究內(nèi)容
第二章 基于 ALE 描述的有限元方法
    2.1 引言
    2.2 ALE 描述下的運(yùn)動(dòng)方程
    2.3 ALE 描述的控制方程及邊界條件
        2.3.1 質(zhì)量守恒方程
        2.3.2 動(dòng)量守恒方程
        2.3.3 能量守恒方程
        2.3.4 ALE 描述的邊界條件
    2.4 弱可壓縮流體的 ALE 形式
    2.5 顯式動(dòng)力學(xué)計(jì)算理論
        2.5.1 顯式積分算法
        2.5.2 顯式中心差分算法的時(shí)步控制
    2.6 小結(jié)
第三章 防波堤流固耦合有限元建模方法
    3.1 引言
    3.2 材料模型
        3.2.1 流體材料模型
        3.2.2 結(jié)構(gòu)材料模型
    3.3 單元模型
        3.3.1 多物質(zhì) ALE 單元模型
    3.4 三維接觸算法
        3.4.1 接觸的搜索與計(jì)算
        3.4.2 接觸算法的實(shí)現(xiàn)
        3.4.3 摩擦力的計(jì)算
    3.5 流體-結(jié)構(gòu)耦合算法
    3.6 沙漏模態(tài)
    3.7 小結(jié)
第四章 防波堤抗海嘯波沖擊動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
    4.1 引言
    4.2 空氣-海水-防波堤有限元模型
    4.3 數(shù)值造波
        4.3.1 孤立波造波原理
        4.3.2 造波板時(shí)程曲線
        4.3.3 數(shù)值波浪
    4.4 無漂浮物時(shí)防波堤動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
        4.4.1 擋浪墻所受波浪力
        4.4.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
    4.5 小結(jié)
第五章 防波堤抗海嘯漂浮物沖擊動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
    5.1 引言
    5.2 有海上漂浮物時(shí)防波堤動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
        5.2.1 有限元模型
        5.2.2 海上漂浮物質(zhì)量對防波堤動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響
    5.3 有陸上漂浮物時(shí)防波堤動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
        5.3.1 有限元模型
        5.3.2 陸上漂浮物質(zhì)量對防波堤動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響
        5.3.3 陸上漂浮物與后擋浪墻距離對防波堤動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響
    5.4 小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間參與課題及發(fā)表論文情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]福島核事故對我國核電安全發(fā)展的啟示[J]. 馬榕翊.  安全. 2012(03)
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[5]強(qiáng)耦合法在膜結(jié)構(gòu)風(fēng)振流固耦合分析中的程序?qū)崿F(xiàn)與應(yīng)用[J]. 孫芳錦,殷志祥,顧明.  振動(dòng)與沖擊. 2011(06)
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[9]對濱海核電廠防洪評價(jià)中海嘯影響的一些認(rèn)識[J]. 張愛玲.  核安全. 2008(04)
[10]弱耦合算法的實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用[J]. 王彬,楊慶山.  工程力學(xué). 2008(12)

博士論文
[1]海嘯波生成、傳播與爬高的數(shù)值模擬[D]. 趙曦.上海交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]海嘯在東海大陸架傳播的研究與識別[D]. 董非非.中國地震局蘭州地震研究所 2009
[2]海嘯的數(shù)值模擬與視景仿真[D]. 李國泰.同濟(jì)大學(xué) 2008
[3]基于數(shù)值模擬的我國地震海嘯危險(xiǎn)性分析研究[D]. 任葉飛.中國地震局工程力學(xué)研究所 2008
[4]大晃動(dòng)粘性流體與儲液容器的相互作用數(shù)值分析[D]. 李青.清華大學(xué) 2004



本文編號：3201726