内孤立波对潜体结构作用的数值研究

发布时间：2021-04-14 15:42

　　内孤立波是一种发生在密度稳定层化的海水内部、特征波长很长的非线性大振幅波动,是海洋中的一种普遍现象。大振幅内孤立波携带巨大的能量,可能会对海洋工程结构特别是跨越密跃层的潜体结构产生重大影响,发生大幅掉深运动,但迄今为止相关的研究工作较少。在假设潜体不发生转动的前提下,本文建立了水平细长圆柱潜体遭遇内孤立波时运动响应求解的时域数值模型,利用这一模型对迎面（内孤立波传播方向与圆柱轴线平行）和侧面遭遇内孤立波（内孤立波的传播方向与圆柱轴线垂直）两种情况下,水平圆柱潜体受到的内孤立波作用力和运动响应特性开展了研究。基于两层流中典型的KDV型内孤立波方程,首先分析了内孤立波流场中水质点的速度和加速度特性。由于内孤立波的等效波长较大,波浪场的传播基本上不受结构物存在而产生影响,采用Morison公式计算柱体上的内波作用力;当内孤立波穿越圆柱体时,上、下层流体的密度差还会导致圆柱体浮力发生变化,通过捕捉波面与潜体的交界面位置计算浮力的变化。通过与CFD计算方法对比,证明了采用Morison公式可用于近似模拟潜体遭遇内孤立波时受到的作用力。然后根据潜体运动方程建立了内孤立波作用下潜体运动响应的时域数值... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文工作
2 KDV型内孤立波理论
    2.1 KDV理论模型
    2.2 内孤立波波面
    2.3 内孤立波流场中波致流速、加速度和动压强
    2.4 不同深度处水质点速度、加速度以及动压强的比较
    2.5 小结
3 内孤立波对固定水平圆柱潜体的作用力
    3.1 计算方法
        3.1.1 内孤立波力计算方法
        3.1.2 浮重力计算方法
    3.2 程序验证
    3.3 数值结果与分析
        3.3.1 迎面遭遇内孤立波时的作用力
        3.3.2 侧面遭遇内孤立波时的作用力
    3.4 小结
4 内孤立波对水平细长圆柱潜体的作用及运动响应
    4.1 运动方程及求解
    4.2 数值结果与分析
        4.2.1 迎面遭遇内孤立波时的作用力及垂向运动
        4.2.2 水平速度对垂向运动响应的影响
        4.2.3 侧面遭遇内孤立波时的作用力及运动响应
    4.3 小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]内孤立波对水平圆柱潜体作用力的计算[J]. 殷文明,郭海燕,吴凯锋,马东.  浙江大学学报(工学版). 2016(07)
[2]周期性内波对横置圆柱体作用的试验研究[J]. 郭海燕,吴凯锋,王飞,马东,王新超.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2016(05)
[3]南海内孤立波作用下顶张力立管极值响应研究[J]. 张莉,郭海燕,李效民.  振动与冲击. 2013(10)
[4]有限深两层流体中内孤立波造波实验及其理论模型[J]. 黄文昊,尤云祥,王旭,胡天群.  物理学报. 2013(08)
[5]内孤立波与潜艇相互作用的水动力学特性[J]. 关晖,魏岗,杜辉.  解放军理工大学学报(自然科学版). 2012(05)
[6]内孤立波中半潜平台动力响应特性[J]. 尤云祥,李巍,胡天群,曲衍,肖越,范模.  海洋工程. 2012(02)
[7]内孤立波与有航速潜体相互作用数值模拟[J]. 陈杰,尤云祥,刘晓东,吴乘胜.  水动力学研究与进展A辑. 2010(03)
[8]海洋内孤立波中张力腿平台的水动力特性[J]. 尤云祥,李巍,时忠民,曲衍,肖越.  上海交通大学学报. 2010(01)
[9]两层流体中内孤立波与潜体相互作用数值模拟[J]. 付东明,尤云祥,李巍.  海洋工程. 2009(03)
[10]两层流体中水波与垂直圆柱浮体的相互作用[J]. 尤云祥,石强,魏岗,缪国平.  上海交通大学学报. 2007(09)

博士论文
[1]分层流体中内波对物体的作用力[D]. 陈旭.中国海洋大学 2006



本文编号：3137579