波流与不均匀海域上浮式弹性板相互作用的非线性数值模拟
本文关键词:波流与不均匀海域上浮式弹性板相互作用的非线性数值模拟 出处:《振动与冲击》2017年12期 论文类型:期刊论文
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【摘要】:波流混合作用下浮式弹性板的水弹性响应属于非线性范畴,尤其当波流传递到不均匀海底时,这种非线性行为更为复杂,因而采用完全非线性分析技术是唯一可能获得浮板精确水弹性响应的方法。采用高阶边界元法建立模拟波流与变水深海底上浮板相互作用的时域完全非线性二维数值水槽;将Euler-Bernoulli-von Karman非线性梁模型加入到流固交界面的动力学边界条件中实现波流与浮板耦合作用,运用4阶Runge-Kutta法并联合混合欧拉-拉格朗日方案对瞬时自由水面和流固交界面进行更新;为获得浮板位移的空间各阶导数,使用一系列模态振型函数来近似当前时刻浮板的垂向位移,并利用Galerkin方法求解各阶模态主坐标。通过与无网格数值已知算法结果进行比较,验证了数值模型的可行性和准确性;进一步研究水流及不均匀海底的存在对浮板非线性水弹性响应产生的影响;最后探讨了不同流速对浮板高阶谐位移的影响规律。
[Abstract]:The hydroelastic response of a floating elastic plate under mixed waves and currents belongs to a nonlinear category, especially when the wave and current are transmitted to the inhomogeneous seafloor, the nonlinear behavior is more complicated. Therefore, it is the only possible method to obtain accurate hydroelastic response of floating plates by using complete nonlinear analysis technique. Using the high-order boundary element method, a completely nonlinear two-dimensional time-domain simulation of the interaction between wave flow and floating slab with variable depth of water is established. Numerical sink; The Euler-Bernoulli-von Karman nonlinear beam model is added to the dynamic boundary condition of fluid-solid interface to realize the coupling of wave and floating plate. The instantaneous free water surface and fluid-solid interface are updated by using the 4-order Runge-Kutta method and the mixed Euler-Lagrangian scheme. In order to obtain the spatial derivatives of floating plate displacement, a series of modal mode functions are used to approximate the vertical displacement of floating plate at present. The Galerkin method is used to solve the principal coordinates of various modes. The feasibility and accuracy of the numerical model are verified by comparing the results with the known meshless numerical algorithm. The influence of water flow and the existence of non-uniform seafloor on the nonlinear hydroelastic response of floating plate is studied. Finally, the influence of different velocities on the high order harmonic displacement of floating plates is discussed.
【作者单位】: 江苏科技大学船舶与海洋工程学院;大连理工大学深海研究中心;
【基金】:国家自然科学基金重大项目(51490672);国家自然科学基金(51579122) 江苏省船舶先进设计制造技术重点实验室基金(CJ1506)
【分类号】:P75
【正文快照】: 超大型浮式结构物(Very large Floating Structure,VLFS)是利用海洋空间和开发海洋资源的一种新型海洋结构物,也是解决沿海城市人口增多、空间缩小和资源匮乏的最有效途径。目前,超大型浮式结构物已应用于海上石油储备、海上机场、漂浮轮渡、废水处理厂和军事中转站等建设。超
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,本文编号:1384897
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