浮式防波堤耦合水动力分析

发布时间：2017-06-29 00:12

  本文关键词：浮式防波堤耦合水动力分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：浮式防波堤是一种海岸防护工程结构物。与传统固定式防波堤相比它具有建造方便、造价低廉、易于移动等优点,最重要的是它对环境的影响较小,不会影响海水交换或对工作海域的海洋环境造成污染。而且,对于短周期波浪,浮式防波堤的消波效果较好,所以在某些情况下可以取代传统固定式防波堤。为了保证浮式海洋结构物在南海瞬息万变海洋环境中能够安全平稳的进行生产和作业,并满足环境保护的要求,浮式防波堤的应用是很好的选择且具有非常重要的实际意义。本文基于工信部课题“浮式防波堤单元构型优选模型试验”的实验结果优选出浮式防波堤的最优结构形式-带防浪网和防浪球的圆筒形浮式防波堤,并对其进行优化得到本文浮式防波堤整体系统水池试验模型的单元模块。在此基础上,研究了浮式防波堤整体系统的水动力性能与消波效果。本文的主要研究内容如下:1.对带防浪网和防浪球的圆筒形浮式防波堤进行优化,给出优化后浮式防波堤的详细参数,并为防波堤整体系统设计了系泊系统。应用水动力软件ANSYS-AQWA建立整体的数值模型,在时域内计算南海三种海况下浮式防波堤的运动响应和系泊缆张力,与规范进行对比,验证可行性。2.由于数值模模拟时未考虑浮式防波堤整体系统含有的大量柔性结构,且无法计算防波堤的透射系数,因此对其进行三维水池实验。根据相似性理论,确定模型及系泊系统的参数,并根据南海环境参数设计试验方案。3.通过数据分析,研究不同波浪波高、波浪周期、波浪斜度以及防波堤堤后距离对浮式防波堤整体系统的透射系数、反射系数和耗散系数的影响。4.通过数据分析,研究不同波浪波高、波浪周期和波浪斜度对浮式防波堤运动响应的影响。5.通过数据分析,研究不同波浪波高、波浪周期和波浪斜度对浮式防波堤系泊系统受力的影响。结果表明,浮式防波堤的消波效果受波浪周期的影响非常大,但波浪波高对消波效果的影响较小,波浪的斜度对消波效果的影响也很小。浮式防波堤堤后距离与消波效果成负相关。波浪波高和周期对浮式防波堤的运动响应影响都很大。波浪斜度对系泊系统受力有很大影响。
【关键词】：浮式防波堤 耦合 数值模拟 三维水池试验
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U656.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 绪论15-27
• 1.1 研究的目的与意义15-16
• 1.2 浮式防波堤的概述16-20
• 1.2.1 浮式防波堤的结构形式16-18
• 1.2.2 浮式防波堤的锚固形式18-20
• 1.3 浮式防波堤国内外研究进展20-23
• 1.3.1 国内研究现状20-22
• 1.3.2 国外研究现状22-23
• 1.4 浮式防波堤工程应用实例23-24
• 1.4.1 国内工程应用实例23
• 1.4.2 国外工程应用实例23-24
• 1.5 本文主要工作及创新点24-27
• 第2章 水动力基础理论27-43
• 2.1 三维势流理论27-29
• 2.2 波浪理论29-31
• 2.3 多浮体水动力耦合31-32
• 2.4 多浮体耦合运动方程32-34
• 2.5 莫里森方程34
• 2.6 悬链线方程34-41
• 2.6.1 锚链的悬链线方程34-35
• 2.6.2 复合锚链系的悬链线方程35-36
• 2.6.3 锚链悬链线方程求解36-38
• 2.6.4 锚链的张力分析38
• 2.6.5 复合锚系悬链线方程的求解38-40
• 2.6.6 复合锚系的张力分析40-41
• 2.7 阻尼的计算原理41-42
• 2.8 本章小结42-43
• 第3章 浮式防波堤整体系统数值模拟43-55
• 3.1 引言43
• 3.2 浮式防波堤整体系统介绍43-47
• 3.2.1 模块主要参数43-45
• 3.2.2 系泊系统的主要参数45-47
• 3.3 南海海域海况47
• 3.4 浮式防波堤整体系统水动力性能47-51
• 3.4.1 90°横浪作用下浮式防波堤整体水动力性能48-50
• 3.4.2 67.5°斜浪作用下浮式防波堤整体水动力性能50-51
• 3.5 浮式防波堤系泊系统受力51-53
• 3.5.1 90°横浪作用下浮式防波堤系泊系统受力51-52
• 3.5.2 67.5°斜浪作用下浮式防波堤系泊系统受力52-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第4章 浮式防波堤模型试验55-67
• 4.1 试验设备和仪器55
• 4.2 试验模型介绍55-60
• 4.2.1 相似理论55-57
• 4.2.2 试验模型介绍57-58
• 4.2.3 试验系泊链设计58-60
• 4.3 模型及测量仪器布置60-62
• 4.3.1 90°横浪作用下模型及测量仪器布置60-62
• 4.3.2 67.5°斜浪作用下模型及测量仪器布置62
• 4.4 试验波要素62-63
• 4.5 试验参数符号说明63-64
• 4.6 试验数据处理64-65
• 4.6.1 透射系数、反射系数和耗散系数处理64
• 4.6.2 模块运动响应处理64-65
• 4.6.3 系泊系统受力处理65
• 4.7 本章小结65-67
• 第5章 浮式防波堤的消波性能及水动力性能分析67-101
• 5.1 浮式防波堤的透射系数67-72
• 5.1.1 浮式防波堤透射系数随波浪周期的变化情况67-69
• 5.1.2 浮式防波堤透射系数随波浪波高的变化情况69-70
• 5.1.3 浮式防波堤透射系数随堤后距离的变化情况70-72
• 5.2 浮式防波堤的反射系数72-76
• 5.2.1 浮式防波堤反射系数随波浪周期的变化情况72-74
• 5.2.2 浮式防波堤反射系数随波浪波高的变化情况74-76
• 5.3 浮式防波堤的耗散系数76-79
• 5.3.1 浮式防波堤耗散系数随波浪周期的变化情况76-78
• 5.3.2 浮式防波堤耗散系数随波浪波高的变化情况78-79
• 5.4 浮式防波堤的运动响应79-90
• 5.4.1 横浪作用下入射波浪周期对浮式防波堤运动响应的影响80-83
• 5.4.2 斜浪作用下入射波浪周期对浮式防波堤运动响应的影响83-86
• 5.4.3 横浪作用下入射波浪波高对浮式防波堤运动响应的影响86-88
• 5.4.4 斜浪作用下入射波浪波高对浮式防波堤运动响应的影响88-90
• 5.5 浮式防波堤系泊系统受力90-98
• 5.5.1 横浪作用下系泊系统张力随波浪周期的变化关系91-93
• 5.5.2 斜浪作用下系泊系统张力随波浪周期的变化关系93-95
• 5.5.3 横浪作用下系泊系统张力随波浪波高的变化关系95-96
• 5.5.4 斜浪作用下系泊系统张力随波浪波高的变化关系96-98
• 5.6 本章小结98-101
• 第6章 总结与展望101-105
• 6.1 本文研究内容总结101-103
• 6.2 研究展望103-105
• 参考文献105-109
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及学术成果109-111
• 致谢111

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