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超大型浮体结构水弹性响应的板模型分析

作　者: 韩满生
导　师: 刘德辅；张淑华
学　校: 中国海洋大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 超大型浮体结构水弹性响应分析二维板模型
分类号: P75
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

超大型浮体结构的流体动力特性的求解有其特殊性。由于超大型浮体结构是极为扁平的巨型柔性结构物,所以它在波浪中的动力响应是一个典型的流固耦合问题,不能将其视为刚体。水弹性理论能对任意形状物体的载荷、运动、变形和内力作统一的定性与定量分析,表现出描述流固耦合问题的适用性,因而被广泛地用于超大型浮体结构的求解。但用于高精度计算和分析的数学模型往往具有异常庞大的工作量。为宏观把握超大型浮体结构的水弹性响应特性,本论文建立了简单的数学模型,其中流体部分采用二维势流理论,结构部分采用二维板理论。利用此简化模型,可以显著地减少计算量,比较全面、定性地得到超大型浮体结构的响应特性。本文在水弹性响应理论的基础上对超大型浮体结构的运动进行了分析,并求解出流体的速度势和浮体挠曲波速度势。对超大型浮体结构的响应进行分析,推导了浮体结构折射率计算公式,并根据能量流守恒方程,得到浮体的水弹性响应振幅公式。为验证本文方法的适用性,编制了计算程序并用于模型计算。计算结果表明,当入射波为斜波时,本文方法和程序可用于估测超大型浮体结构的挠曲变形。最后,尝试引入波浪谱来计算超大型浮体结构在一般波浪条件下的水弹性响应,用以定性把握超大型浮体结构在不规则波的作用下的水弹性响应的特点。

全文目录

第一章绪论  9-15
  1.1 超大型浮体结构的研究意义及研究现状  9-11
    1.1.1 研究意义  9-10
    1.1.2 研究现状  10-11
  1.2 研究理论发展状况  11-14
  1.3 本文主要工作  14-15
第二章超大型浮体结构水弹性响应基本理论  15-28
  2.1 概述与基本假定  15-17
  2.2 基本原理  17-22
    2.2.1 控制方程  17
    2.2.2 边界条件  17-19
    2.2.3 速度势控制方程  19-22
  2.3 波浪场区域的解答  22-24
    2.3.1 入射波速度势的求解  22-23
    2.3.2 反射波速度势的求解  23-24
    2.3.3 散乱波速度势  24
  2.4 浮体区域的解答  24-28
    2.4.1 挠曲波速度势的求解  25-27
    2.4.2 散乱波速度势  27-28
第三章超大型浮体水弹性响应分析  28-36
  3.1 挠曲波的弥散方程  28
  3.2 入射波、反射波及挠曲波之间的关系  28-30
  3.3 折射率计算  30-31
  3.4 浮体挠曲波的波幅计算  31-32
  3.5 超大型浮体结构水弹性响应解答  32-36
第四章算例分析  36-54
  4.1 试计算模型  36-45
    4.1.1 波浪入射角θ_0为0°时的计算结果  37-39
    4.1.2 波浪入射角θ_0为30°时的计算结果  39-41
    4.1.3 波浪入射角θ_0为60°时的计算结果  41-43
    4.1.4 波浪入射角θ_0为90°时的计算结果  43-45
  4.2 其它计算例  45-49
  4.3 一般波浪条件下超大型浮体水弹性响应的计算  49-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章结语  54-56
参考文献  56-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文  62

超大型浮体结构水弹性响应的板模型分析

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