防波堤布置对浮式结构物水动力性能的影响
发布时间：2021-04-26 12:38
随着我国南海岛礁建设如火如荼的展开,海洋结构物作业的安全性越来越受到人们的关注,但将海洋结构物暴露在恶劣的海洋环境中是极其危险的。因此有必要对作业中的海洋平台进行掩护设计。防波堤的存在能极大的改善海洋平台的运动、气隙等诸多水动力性能因素,从而提高海洋结构物作业的安全性。因此,本文基于ANSYS 18.0流体分析模块,对不同防波堤布置形式下海洋结构物的水动力问题进行研究。本论文的主要工作如下:（1）首先针对相关问题进行国内外文献总结,主要分析了数值水池的研究现状,在此基础上,对波物相互作用中存在的波浪爬高,结构物受力以及海洋平台气隙响应等相关水动力问题的研究现状进行了调查分析。最后,对工程中的防波堤布置方案及相关港口建设等工程案例进行了归纳与总结。（2）基于水动力学中的相关理论,对本文所涉及到的数值模拟方法和理论进行了说明。详细介绍了流体运动的基本控制方程,各种湍流模型的优劣势,数值离散方法,各类边界条件,两相流问题中涉及到的自由液面处理,以及物体运动涉及到的动网格技术等。（3）基于ANSYSY 18.0流体分析模块建立了具有造波及消波功能的三维数值波浪水池。借助求解器中特有的用户自定义...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 数值波浪水池的研究现状
1.2.2 波浪与结构物的相互作用研究现状
1.2.3 海洋平台近场干涉及气隙响应研究现状
1.2.4 港内波浪传播及防波堤口门绕射研究现状
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文的创新点
第2章 数值模拟的方法和理论
2.1 引言
2.2 流体运动的基本控制方程
2.3 湍流模型
2.3.1 标准k-ε模型
2.3.2 RNG k-ε模型
2.3.3 标准k-ω模型
2.3.4 SST k-ω模型
2.4 有限体积法
2.5 边界条件
2.6 自由液面处理
2.7 动网格技术
2.8 六自由度运动模型
2.9 本章小结
第3章 三维数值波浪水池衰减特性分析及准确性验证
3.1 引言
3.2 数值水池模型建立及边界条件设置
3.2.1 模型建立及网格划分
3.2.2 边界条件设置
3.3 数值造波和消波的方法
3.3.1 速度边界造波
3.3.2 仿物理造波
3.4 数值消波方法
3.5 水波数值模拟精度分析
3.5.1 网格长宽比
3.5.2 体积分数方程的求解格式
3.5.3 界面重构
3.5.4 离散格式
3.6 数值水池中水波沿程衰减分析
3.7 数值水池的准确性验证（单立柱爬高）
3.7.1 问题描述
3.7.2 网格划分和边界条件
3.7.3 数值模拟结果验证分析
3.8 本章小结
第4章 多立柱平台水动力干扰（气隙）研究
4.1 引言
4.2 模型建立及网格划分
4.3 平台多立柱水动力干扰
4.3.1 外侧立柱的波浪爬高
4.3.2 沉箱对波浪爬高的影响
4.4 波浪参数对平台运动（气隙）性能的影响
4.4.1 波浪参数对平台运动响应的影响
4.4.2 立柱迎浪面的波浪爬升
4.5 多立柱平台的气隙响应研究
4.6 本章小结
第5章 防波堤掩护下的多立柱平台运动响应研究
5.1 引言
5.2 模型建立及网格划分
5.3 平行对称式防波堤掩护效率的影响研究
5.3.1 掩护状态下平台运动响应研究
5.3.2 掩护状态下的平台迎浪面立柱波浪爬高研究
5.4 平行对称式防波堤位置对多立柱平台的影响
5.5 平行非对称与对称布置防波堤的分析研究
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]风浪流中涡激共振对Spar型浮式风机运动响应的影响[J]. 翟佳伟,唐友刚,李焱,曲晓奇,张若瑜. 海洋工程. 2018(04)
[2]基于黏流理论的半潜式平台近场干涉数值计算[J]. 凌宏杰,王志东,陈茂侨. 中国海洋平台. 2018(03)
[3]海洋浮式平台气隙的数值预报[J]. 沈中祥,刘寅东. 船舶工程. 2018(04)
[4]三维无反射数值波浪水池及波浪与结构物相互作用的模拟[J]. 杨云涛,朱仁传,蒋银,缪国平. 上海交通大学学报. 2018(03)
[5]工作水深对半潜式平台气隙影响的敏感性研究[J]. 霍发力,赵银芝,王军伟. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2017(06)
[6]港内波浪要素数学模型计算[J]. 叶和洲. 中国水运(下半月). 2017(06)
[7]海上油气开采钻井平台运动响应性能选型研究[J]. 陈博,喻志勇. 计算机仿真. 2017(04)
[8]波浪载荷对FLNG运动响应的影响规律研究[J]. 鹿来运,郑文科,马玉婷,陈杰,蔡伟华,姜益强. 节能技术. 2017(02)
[9]竖直双挡板桩基码头港内波浪特性试验研究[J]. 许忠厚,陈国平,尹亚军,黄璐,董晓红. 水道港口. 2015(03)
[10]基于粘流理论的半潜式平台气隙数值计算方法研究[J]. 王志东,陈茂侨,凌宏杰,戴挺,庄丽帆. 中国海洋平台. 2015(01)
博士论文
[1]波浪爬升的机理性探索和半潜式平台气隙响应的关键特性研究[D]. 单铁兵.上海交通大学 2013
[2]造波理论与方法研究[D]. 李宏伟.哈尔滨工程大学 2013
硕士论文
[1]非对称式防波堤波浪绕射解析解[D]. 李晓磊.大连理工大学 2018
[2]防波堤口门非均匀流船舶水动力数值模拟[D]. 刘吉勇.大连海事大学 2017
[3]港内波浪要素计算方法研究[D]. 杜清华.中国海洋大学 2014
[4]港口共振的能量演变研究[D]. 殷学成.大连理工大学 2014
[5]波浪的数值模拟及其流场结构分析[D]. 余勇飞.哈尔滨工业大学 2013
[6]港池对不同初始扰动响应的数值模拟研究[D]. 孙忠顺.大连理工大学 2013
[7]基于OpenFOAM的数值造波与消波模型及其应用[D]. 查晶晶.上海交通大学 2011
[8]粘性流中水波与浮式结构物相互作用的数值模拟研究[D]. 李凌.上海交通大学 2007
本文编号：3161426
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 数值波浪水池的研究现状
1.2.2 波浪与结构物的相互作用研究现状
1.2.3 海洋平台近场干涉及气隙响应研究现状
1.2.4 港内波浪传播及防波堤口门绕射研究现状
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文的创新点
第2章 数值模拟的方法和理论
2.1 引言
2.2 流体运动的基本控制方程
2.3 湍流模型
2.3.1 标准k-ε模型
2.3.2 RNG k-ε模型
2.3.3 标准k-ω模型
2.3.4 SST k-ω模型
2.4 有限体积法
2.5 边界条件
2.6 自由液面处理
2.7 动网格技术
2.8 六自由度运动模型
2.9 本章小结
第3章 三维数值波浪水池衰减特性分析及准确性验证
3.1 引言
3.2 数值水池模型建立及边界条件设置
3.2.1 模型建立及网格划分
3.2.2 边界条件设置
3.3 数值造波和消波的方法
3.3.1 速度边界造波
3.3.2 仿物理造波
3.4 数值消波方法
3.5 水波数值模拟精度分析
3.5.1 网格长宽比
3.5.2 体积分数方程的求解格式
3.5.3 界面重构
3.5.4 离散格式
3.6 数值水池中水波沿程衰减分析
3.7 数值水池的准确性验证（单立柱爬高）
3.7.1 问题描述
3.7.2 网格划分和边界条件
3.7.3 数值模拟结果验证分析
3.8 本章小结
第4章 多立柱平台水动力干扰（气隙）研究
4.1 引言
4.2 模型建立及网格划分
4.3 平台多立柱水动力干扰
4.3.1 外侧立柱的波浪爬高
4.3.2 沉箱对波浪爬高的影响
4.4 波浪参数对平台运动（气隙）性能的影响
4.4.1 波浪参数对平台运动响应的影响
4.4.2 立柱迎浪面的波浪爬升
4.5 多立柱平台的气隙响应研究
4.6 本章小结
第5章 防波堤掩护下的多立柱平台运动响应研究
5.1 引言
5.2 模型建立及网格划分
5.3 平行对称式防波堤掩护效率的影响研究
5.3.1 掩护状态下平台运动响应研究
5.3.2 掩护状态下的平台迎浪面立柱波浪爬高研究
5.4 平行对称式防波堤位置对多立柱平台的影响
5.5 平行非对称与对称布置防波堤的分析研究
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]风浪流中涡激共振对Spar型浮式风机运动响应的影响[J]. 翟佳伟,唐友刚,李焱,曲晓奇,张若瑜. 海洋工程. 2018(04)
[2]基于黏流理论的半潜式平台近场干涉数值计算[J]. 凌宏杰,王志东,陈茂侨. 中国海洋平台. 2018(03)
[3]海洋浮式平台气隙的数值预报[J]. 沈中祥,刘寅东. 船舶工程. 2018(04)
[4]三维无反射数值波浪水池及波浪与结构物相互作用的模拟[J]. 杨云涛,朱仁传,蒋银,缪国平. 上海交通大学学报. 2018(03)
[5]工作水深对半潜式平台气隙影响的敏感性研究[J]. 霍发力,赵银芝,王军伟. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2017(06)
[6]港内波浪要素数学模型计算[J]. 叶和洲. 中国水运(下半月). 2017(06)
[7]海上油气开采钻井平台运动响应性能选型研究[J]. 陈博,喻志勇. 计算机仿真. 2017(04)
[8]波浪载荷对FLNG运动响应的影响规律研究[J]. 鹿来运,郑文科,马玉婷,陈杰,蔡伟华,姜益强. 节能技术. 2017(02)
[9]竖直双挡板桩基码头港内波浪特性试验研究[J]. 许忠厚,陈国平,尹亚军,黄璐,董晓红. 水道港口. 2015(03)
[10]基于粘流理论的半潜式平台气隙数值计算方法研究[J]. 王志东,陈茂侨,凌宏杰,戴挺,庄丽帆. 中国海洋平台. 2015(01)
博士论文
[1]波浪爬升的机理性探索和半潜式平台气隙响应的关键特性研究[D]. 单铁兵.上海交通大学 2013
[2]造波理论与方法研究[D]. 李宏伟.哈尔滨工程大学 2013
硕士论文
[1]非对称式防波堤波浪绕射解析解[D]. 李晓磊.大连理工大学 2018
[2]防波堤口门非均匀流船舶水动力数值模拟[D]. 刘吉勇.大连海事大学 2017
[3]港内波浪要素计算方法研究[D]. 杜清华.中国海洋大学 2014
[4]港口共振的能量演变研究[D]. 殷学成.大连理工大学 2014
[5]波浪的数值模拟及其流场结构分析[D]. 余勇飞.哈尔滨工业大学 2013
[6]港池对不同初始扰动响应的数值模拟研究[D]. 孙忠顺.大连理工大学 2013
[7]基于OpenFOAM的数值造波与消波模型及其应用[D]. 查晶晶.上海交通大学 2011
[8]粘性流中水波与浮式结构物相互作用的数值模拟研究[D]. 李凌.上海交通大学 2007
本文编号：3161426
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