减振板作用下的超大型浮体水弹性响应解析分析

发布时间：2017-08-24 20:23

  本文关键词：减振板作用下的超大型浮体水弹性响应解析分析

  更多相关文章： 超大型浮式结构物 水弹性响应 特征函数展开法 水下减振板

【摘要】：超大型浮式结构物对于利用海洋空间和开发海洋资源具有很大的实用价值,是目前国际海洋工程界研究的热点。2015年国务院印发《中国制造2025》,要求加快推动大型浮式结构物的开发和工程化。超大型浮式结构物是一种极为扁平的柔性结构物,必须将结构的变形与流场的作用耦合起来,采用水弹性理论进行分析。本文在势流理论基础上,采用特征函数法计算减振措施下超大型浮式结构物的水弹性响应。本文采用箱式超大型浮式结构物,利用欧拉梁理论将浮体结构简化为二维弹性梁。在流体求解时,将结构与流体组成的动力系统进行区域划分,采用特征函数展开法并联合使用模态展开法求解流体速度势,利用各区域边界上速度势和速度的连续条件建立方程组,求得辐射势和绕射势系数,进而得到流体的速度势。在结构求解时,利用二维弹性梁的振动微分方程,推导出弹性浮体的运动方程,将流体速度势代入水弹性运动方程,求解运动方程得到各阶模态幅值,并采用模态叠加法求得超大型浮式结构物的水弹性响应。借助Fortran语言编译程序,通过与文献数据进行对比,验证了本文解析方法的有效性和程序的可行性。在结构迎浪端布置减振板时,能有效减小结构整体的水弹性响应,特别是结构迎浪端及中部的变形和弯矩,但对结构尾端的减振效果有限。存在最佳的减振板宽度和入水深度,使减振板发挥最大的减振效果。对比有无配置减振板情况下,入射波波长变化对浮体水弹性变形的影响,在合适的入射波长范围内,减振板对结构的水弹性响应有较好的减弱效果。可考虑在实际超大型浮体上安装减振板,以减小结构的水弹性响应。在结构迎浪端和尾端配置减振板情况下,利用结构对称性推导了速度势的求解公式和水弹性运动方程。在两端配置减振板时,能大幅度减小结构整体的水弹性响应。双板也存在最佳参数使减振板发挥最大的减振效果,且双板最佳参数变化规律与单板相同,但最佳参数值不相同。对比分析了无减振板情况下、最佳参数单减振板作用下、最佳参数双减振板作用下结构的水弹性响应,并对这三种情况进行波长分析,无论是减振效果还是对波长的适应范围,双减振板较单减振板都具有明显的优势。本文讨论了结构自身刚度变化对结构弹性响应的影响,增大刚度对结构的减振效果有限。在1m波长和2m波长入射情况下,随着水深增加,结构变形和弯矩都增大；在相同水深条件下,随着波长增大,结构变形和弯矩都增大。本文的研究为超大型浮式结构物今后的工程应用提供理论依据。
【关键词】：超大型浮式结构物 水弹性响应 特征函数展开法 水下减振板
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P75;U661.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 VLFS水弹性响应研究进展10-16
• 1.2.1 VLFS结构形式和模型研究理论10-11
• 1.2.2 水弹性理论11-12
• 1.2.3 VLFS动力特性研究方向12-13
• 1.2.4 水弹性响应的计算方法13
• 1.2.5 水弹性响应对VLFS的影响13-16
• 1.3 VLFS水弹性响应减振措施16-17
• 1.3.1 增大结构自身刚度16
• 1.3.2 结构周围修建防波提16-17
• 1.3.3 半刚性连接17
• 1.3.4 安装水下减振板17
• 1.4 本文主要内容17-19
• 2 基本理论19-27
• 2.1 流体基本方程19-23
• 2.1.1 控制方程19-20
• 2.1.2 边界条件20-23
• 2.2 水波问题的近似解23-24
• 2.3 线性波理论24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 迎浪端配置减振板的VLFS水弹性响应分析27-43
• 3.1 模型与基本假设27-28
• 3.2 速度势与运动方程28-38
• 3.2.1 模态分析和边界条件28-30
• 3.2.2 速度势求解30-37
• 3.2.3 运动方程37-38
• 3.3 计算结果分析38-42
• 3.3.1 程序验证39-40
• 3.3.2 减振板参数对VLFS水弹性响应的影响40-42
• 3.3.3 波长分析42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 两端配置减振板的VLFS水弹性响应分析43-63
• 4.1 模型与基本假设43-44
• 4.2 速度势与运动方程44-56
• 4.2.1 边界条件44-45
• 4.2.2 速度势求解45-54
• 4.2.3 结构运动方程54-56
• 4.3 计算结果分析56-62
• 4.3.1 双减振板对VLFS水弹性响应的影响56-58
• 4.3.2 无板、单板、双板减振效果对比58-59
• 4.3.3 波长分析59-60
• 4.3.4 刚度对VLFS水弹性响应的影响60
• 4.3.5 水深及波长对VLFS水弹性响应的影响60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 5 总结与展望63-65
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 崔维成,吴有生,李润培;超大型海洋浮式结构物动力特性研究综述[J];船舶力学;2001年01期

2 吴有生,杜双兴;极大型海洋浮体结构的流固耦合分析[J];舰船科学技术;1995年01期

，

本文编号：732954