海上風力機塔架載荷計算分析為其安全性和耐用性設計提供依據(jù),是海上風力機研制過程中必不可少的環(huán)節(jié)之一。波浪載荷在海上風力機塔架所受到的外力中占據(jù)重要地位,而波浪數(shù)值模擬是塔架波浪載荷準確計算的前提。本文利用Fluent軟件平臺,采用多塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,給定波浪模型,基于邊界造波法,求解非定常不可壓流體的Euler/N-S方程,結(jié)合多相流流體體積法（VOF）追蹤自由水面,實現(xiàn)了小振幅波、孤立波和二階Stokes波的數(shù)值模擬。計算分析表明:孤立波的數(shù)值波浪形態(tài)在傳播過程中能夠很好保持,而小振幅波和二階Stokes波的數(shù)值波浪是一個逐漸趨于穩(wěn)定的過程。在合適條件下,均能得到與給定波浪模型相吻合的數(shù)值波浪。計算分析了時間步長、網(wǎng)格密度和粘性對數(shù)值波浪的影響:時間步長取T/550,波高范圍內(nèi)劃分20個網(wǎng)格、波浪傳播方向上網(wǎng)格密度取波長的1/50已能保證計算精度;對于主要受慣性力和重力影響的波浪問題而言,粘性影響很小。波浪幅值/水深比、波浪波長（周期）會對小振幅數(shù)值波浪產(chǎn)生影響:較大的波浪幅值/水深比會引起數(shù)值波浪與給定波浪模型相差很大,只有采取相對較小的波浪幅值/水深比才能得到與給定波浪模型相吻合的數(shù)值... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 計算流體力學的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 波浪問題的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 海上風力機塔架載荷計算研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 基于Fluent軟件的波浪數(shù)值模擬
    2.1 Fluent軟件
        2.1.1 Fluent軟件的特點
        2.1.2 Fluent軟件結(jié)構(gòu)
        2.1.3 Fluent軟件求解多相流問題的步驟
    2.2 不可壓流控制方程及求解
    2.3 自由水面追蹤VOF方法
    2.4 邊界條件和初始條件
        2.4.1 入.邊界條件—邊界造波法
        2.4.2 出.及上表面邊界條件
        2.4.3 自由水面及其他邊界條件
        2.4.4 初始條件
    2.5 二維波浪數(shù)值模擬
        2.5.1 孤立波模型
        2.5.2 小振幅波模型
        2.5.3 二階Stokes波模型
    2.6 本章小結(jié)
第三章 風波聯(lián)合下海上風力機塔架載荷計算
    3.1 Morison理論
    3.2 小尺寸塔架波浪載荷計算
    3.3 大尺寸塔架波浪載荷計算—波長較長
    3.4 大尺寸塔架波浪載荷計算—波長與塔架直徑相當
    3.5 風波聯(lián)合下塔架載荷計算
    3.6 風波聯(lián)合下塔架/輪轂/風輪組合體載荷計算
        3.6.1 計算模型及網(wǎng)格劃分
        3.6.2 風輪的考慮
        3.6.3 波浪形態(tài)數(shù)值模擬結(jié)果
        3.6.4 載荷計算結(jié)果
    3.7 本章小結(jié)
第四章 總結(jié)
    4.1 本文主要結(jié)果
    4.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3186976