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半潜平台波浪绕射的三维时域计算

作　者: 张昊
导　师: 张洪雨
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 港口海岸及近海工程
关键词: 边界元法多次透射绕射人工边界不规则波
分类号: U656.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 58次
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内容摘要

本文运用三维边界元法在时域内计算分析规则波和不规则波对半潜平台的绕射力。用Gambit建模,将网格节点数据导出,转换为势流理论中要求的数据格式。在远方辐射面上采用多次透射边界条件,自由面上采用积分格式的自由面边界条件,底面条件采用镜像处理。为此本文着重在以下几个方面展开了工作:1、以直立圆柱桩的规则波和不规则波的绕射问题为算例,将计算结果与解析解进行比较,两者符合的较好。总结了时间步长、面元划分、人工波速以及远方辐射面的远近等参数的选择规律。为人们解决不规则波与浮体的作用这一水动力学上的难题开拓了一条新途径。2、对孤立截断圆柱进行分析计算,将结果与文献中的结果进行比较,两者符合的较好。在此基础上对4个截断圆柱群的规则和不规则波绕射进行建模计算,比较分析了柱间距、浪向角和埋深比对圆柱所受波浪力的影响,并给出了自由面上规则波的波形图和不规则波的波浪力频谱图和波形图。对方柱群也进行了简要的计算。3、从工程实际出发,建立半潜平台简化模型,计算不同浪向角情况下波浪对平台的作用力和平台各个部分的受力情况,最后对半潜平台在不规则波中受力进行了计算,并给出了不规则波的波浪力频谱图和波形图。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 本文的目的和意义  10-13
  1.2 波浪与物体相互作用理论的研究综述  13-18
    1.2.1 频域理论  14-17
    1.2.2 时域理论  17-18
  1.3 本文主要工作  18-20
第2章人工边界条件概述  20-27
  2.1 概述  20-21
  2.2 透射理论及透射公式  21-24
  2.3 水波问题时域模拟的稳定实现  24-25
  2.4 漂移失稳机理和消除措施  25
  2.5 人工阻尼区方法  25-26
  2.6 本章小结  26-27
第3章水波绕射问题的时域数值模拟  27-46
  3.1 数值模型的建立  27-30
    3.1.1 坐标系  27
    3.1.2 数值模型  27-30
  3.2 直立圆柱桩绕射问题的解析解  30-32
  3.3 规则波绕射问题的数值模拟  32-40
    3.3.1 时间步长对模拟结果的影响  33-34
    3.3.2 面元划分对模拟结果的影响  34-35
    3.3.3 人工波速的选取对模拟结果的影响  35-38
    3.3.4 远方控制面远近对模拟结果的影响  38-40
  3.4 不同波数下圆柱桩波浪绕射力的计算  40-41
  3.5 不规则波绕射问题的数值模拟  41-45
    3.5.1 不规则波概述  41-42
    3.5.2 解决方案  42-43
    3.5.3 数值结果讨论  43-45
  3.6 本章小结  45-46
第4章截断立柱的水波绕射问题  46-80
  4.1 问题的描述及数值模型的建立  46-48
  4.2 单个孤立截断圆柱绕射问题的数值模拟  48-57
    4.2.1 波浪力和力矩的数值模拟  48-55
    4.2.2 波形的数值模拟  55-57
  4.3 截断柱群波浪绕射问题的数值模拟  57-79
    4.3.1 圆柱群在规则波中绕射问题的数值模拟  58-69
    4.3.2 圆柱群在不规则波中绕射问题的数值模拟  69-76
    4.3.3 截断方柱群波绕射问题的数值模拟  76-79
  4.4 本章小结  79-80
第5章半潜平台的水波绕射问题  80-89
  5.1 数值模型的建立  80-81
  5.2 数值结果讨论  81-88
  5.3 本章小结  88-89
结论  89-91
参考文献  91-94
致谢  94

半潜平台波浪绕射的三维时域计算

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