基于内外域混合方法的二阶波浪载荷数值计算研究

发布时间：2020-12-16 01:27

　　精确的预报海洋工程结构物的运动响应和波浪载荷对水面舰船的结构评估以及海洋平台锚泊和动力定位系统的设计至关重要。船舶和大尺度海洋工程结构物在波浪中有许多非线性力学现象,主要由波浪与浮体间的相互耦合干扰以及物体运动的非线性导致,二阶波浪力被认为是主要的激励源。因此,需要提高现有水动力计算方法的精度,找到更加合理且实用的二阶波浪力预报方法。本文基于无网格控制面的内外域混合方法对海洋工程结构物在规则波中的运动响应进行预报分析。在此基础上,应用中场理论建立二阶波浪力计算方法。具体研究内容如下:(1)基于三维势流理论,给出内外域混合方法中外域的定解条件。利用控制面上的速度势及其法向导数的级数展开形式,推导出速度势及其法向导数级数展开系数在控制面上的关系。通过对比无限长圆柱体绕射势的数值计算结果与解析解,验证该关系式的正确性。(2)根据内外域混合方法的积分方程,通过面元法计算内域辐射势和绕射势,建立浮体的运动微分方程。求解半球的水动力系数和一阶运动,将数值计算结果与解析解或其它水动力计算软件计算结果进行对比,验证程序的准确性,并探讨网格单元数以及控制面半径等参数对计算结果精度的影响。(3)结合速度势... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

直角坐标系与柱坐标系两个坐标系分别为：

内域和外域的法向方向

其中：ii ,originala、ii ,originalb、i ,originalf和i ,originalx分别为实际的附加质量、阻尼系数、一阶波浪干扰力和一阶运动响应，iiA 、iiB 、iF 和iX 分别为无因次化的附加质量、阻尼系数、一阶波浪干扰力和一阶运动响应。g为重力加速度、a为入射波波幅、k 为入射波波数，R 表示浮体的特征尺度这里代表圆柱的直径，对于船舶为船长。半球的计算参数如表 3.9中中所示。图 3.25 和图 3.26 分别为半球的平均湿表面网格和自由面网格。


本文编号：2919260