外嵌板对圆柱水动力系数影响的计算分析

发布时间：2021-06-10 01:36

　　基于波浪与海上建筑物作用的高阶边界元方法,以及适应于高阶元计算的消除固角系数与柯西主值积分的边界积分方程,采用大连理工大学自主开发研究的用于计算波浪与海上建筑物相互作用的程序WAFDUTl.4,在势流理论下对单个圆形薄板、单个方形薄板、多个方形薄板,以及带有外嵌板的圆柱体的激振力、水动力系数进行了计算分析。根据基本控制方程和边界条件,利用满足自由水面波浪条件的格林函数得出边界积分方程,采用高阶元离散求解。对于薄板问题中源点与场点距离很近的情况,采用适用于准奇异积分的自适应高斯积分法进行处理。文章首先对单个圆形薄板及方形薄板在不同频率、淹没深度、水深下的激振力及水动力系数作了数值计算。以此为基础,接着对Spar平台多个薄板组的水动力系数做了分析,并与Prislin等人的实验结果进行对比,得出无论是多个板还是单个板,实验中的粘性附加质量是势流理论下附加质量的1.1倍左右。最后,本文研究了带有外嵌板的圆柱在波浪作用下的激振力及水动力系数,发现外嵌板的存在增大了垂荡方向的附加质量,减小了圆柱的垂荡运动,为提出新型海工结构物的可行性奠定了基础。 

【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】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 文献综述
    1.1. 研究背景和意义
    1.2. 国内外研究现状与本文的工作
2. 频域内波浪与物体相互作用的数学模型
    2.1. 控制方程与边界条件
    2.2. 边界积分方程的建立与离散
        2.2.1. 边界积分方程的建立
        2.2.2. 频域内满足自由水面条件的格林函数
        2.2.3. 边界积分方程的离散
        2.2.4. 物体运动响应、波浪激振力和水动力学系数的计算
    2.3. 准奇异积分的产生
    2.4. 自适应高斯积分法在程序中的实现
        2.4.1. 实现步骤
        2.4.2. 源点到单元距离的计算
        2.4.3. 细分单元的特征长度和单元细分
        2.4.4. 自适应高斯积分法在处理薄板问题中的应用
    2.5. 自适应高斯积分法在薄板问题中的验证
        2.5.1. WAFDUT1.3和WAFDUT1.4计算结果的对比的应用
        2.5.2. WAFDUT1.4和WAMIT计算结果的对比
    2.6. 本章小结
3. 单个方形薄板的激振力及水动力系数
    3.1. 方形薄板的网格划分
    3.2. 不同水深对方形薄板激振力及水动力系数的影响
    3.3. 不同淹没深度对方形薄板激振力及水动力系数的影响
    3.4. 本章小结
4. 多个方形薄板的激振力及水动力系数
    4.1. 研究算例
    4.2. 网格划分说明及其图示
    4.3. 势流理论下附加质量与实验附加质量的对比
        4.3.1. 单个方形薄板计算结果的对比
        4.3.2. 多个方形薄板计算结果的对比
    4.4. 势流理论下辐射阻尼与实验阻尼的对比
    4.5. 本章小结
5. 带有外嵌板圆柱体的水动力系数
    5.1. 研究算例
    5.2. 外嵌板个数对垂荡RAO及水动力系数的影响
        5.2.1. 网格划分说明及其图示
        5.2.2. 计算结果的对比
    5.3. 外嵌板相对位置对垂荡RAO及水动力系数的影响
        5.3.1. 网格划分说明及其图示
        5.3.2. 计算结果的对比
    5.4. 外嵌板间距对垂荡RAO及水动力系数的影响
        5.4.1. 网格划分说明及其图示
        5.4.2. 计算结果的对比
    5.5. 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3221747