甲板上浪的数值模拟研究

发布时间：2017-03-31 13:11

  本文关键词：甲板上浪的数值模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 甲板上浪发生时,甲板上水体会对甲板上结构物产生冲击破坏,作为一种灾害性的环境载荷,甲板上浪很久以前就已被船舶与海洋工程界所关注。特别是近年来,甲板上浪导致的FPSO(浮式生产储运系统,Floating Production Storage Offloading)的船艏甲板和上层建筑严重损坏事故时有发生,因此甲板上浪问题已成为目前国内外研究的热点问题之一。 甲板上浪问题是强非线性问题,数学上极难求解,物理现象十分复杂,以往理论和数值研究工作仅是在一定程度上对甲板上浪进行描述,其发生机理也尚未给出适当解释,不能直接用于解决实际的工程问题。 本文在系统地回顾和总结了甲板上浪问题的发展历程和研究进展,充分利用势流理论方法和CFD技术各自的优势建立了一种能够准确地再现甲板上浪现象的数值方法,该方法对上浪机理给以清晰的描述,可以用于分析预报甲板上浪对浮体结构物的破坏作用。本文的主要创新进展集中体现在如下几个方面:(1)基于Fluent软件平台的二次开发,实现了具有较强工程实用性的数值波浪水池,可以稳定地完成长时间的物体在波浪中运动的模拟计算;(2)提出了
【关键词】：甲板上浪 数值波浪水槽 势流 CFD 船舶运动 移动网格
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 前言11
• 1.2 甲板上浪的物理现象11-12
• 1.3 国内外研究现状12-21
• 1.3.1 理论研究12-17
• 1.3.2 试验研究17-19
• 1.3.3 CFD方法和应用19-21
• 1.4 本文的主要工作和创新点21-24
• 1.4.1 本文主要工作21-22
• 1.4.2 创新点22-24
• 第二章 船舶在波浪中的运动预报24-43
• 2.1 前言24
• 2.2 船舶运动理论的一些基本概念24-26
• 2.2.1 坐标系选取和运动量的描述24-25
• 2.2.2 线性速度势的分解25-26
• 2.3 船体运动方程的建立26-32
• 2.3.1 船体运动方程的一般描述26-28
• 2.3.2 流体动力和静恢复力的求解28-32
• 2.4 速度势和波浪力的求解32-42
• 2.4.1 二维辐射势的求解和剖面流体动力系数计算32-35
• 2.4.2 入射波速度势的求解35-36
• 2.4.3 绕射速度势求解36-37
• 2.4.4 波浪力的表达37-38
• 2.4.5 计算实例38-42
• 2.5 小结42-43
• 第三章 数值波浪水槽的建立和验证43-49
• 3.1 前言43-44
• 3.2 控制方程和数值方法44-46
• 3.2.1 源造波、消波方法的控制方程44
• 3.2.2 问题描述和数值方法44-46
• 3.3 数值波浪水槽的验证46-48
• 3.3.1 计算域网格化分46-47
• 3.3.2 结果的分析和讨论47-48
• 3.4 小结48-49
• 第四章 固定的FPSO 甲板上浪问题49-59
• 4.1 模型试验49-50
• 4.2 数值模型50-53
• 4.2.1 网格方案51-52
• 4.2.2 初始条件和边界条件52-53
• 4.2.3 数值方法53
• 4.3 结果验证与分析53-57
• 4.3.1 甲板水位和挡板冲击力的比较验证53-56
• 4.3.2 甲板上浪现象的模拟再现56-57
• 4.4 小结57-59
• 第五章 横浪状态下运动船体的甲板上浪问题59-67
• 5.1 模型试验59-60
• 5.2 动网格在数值模型中的应用60-63
• 5.2.1 模拟横浪船体运动的二维移动网格60-62
• 5.2.2 不同移动网格方法的比较62-63
• 5.3 结果验证与分析63-66
• 5.3.1 船体在规则波浪中的运动响应计算64
• 5.3.2 物理现象的再现与计算结果的分析验证64-66
• 5.4 小结66-67
• 第六章 甲板上浪的三维数值模拟67-81
• 6.1 模型试验67-68
• 6.2 三维甲板上浪的数值模拟68-73
• 6.2.1 计算域网格划分70-72
• 6.2.2 初始条件和边界条件72-73
• 6.3 结果验证与分析73-80
• 6.3.1 甲板上浪现象的模拟再现73-75
• 6.3.2 甲板水位和冲击载荷计算的验证75-80
• 6.4 小结80-81
• 第七章 总结与展望81-84
• 7.1 全文总结81-82
• 7.2 研究展望82-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间完成的论文88-89
• 致谢89

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1 记者 张Z

本文编号：279651