任意形式布置的相连多浮体阵列水动力模型

发布时间：2023-04-05 03:54

　　本文基于三维势流理论,采用高阶边界元方法,在频域内建立了铰接情况下以任意形式布置的多浮体阵列水动力求解模型,并结合存储量小、计算效率快的快速多极子算法,对多浮体阵列的运动响应进行了数值计算。本文将海浪或光能发电装置、海上浮动平台等复杂的海上浮式工程结构看做由铰连接的多个刚体组成的多浮体阵列系统,建立了任意形状铰接多浮体阵列系统的运动响应方程和水动力模型。区别于单体水动力计算,多浮体阵列系统的计算除了要考虑波浪与浮体间的耦合,还需要考虑浮体之间的耦合问题对整体系统的影响。本文由基于快速多极子技术的边界元方法来解决多浮体水动力耦合中巨大的计算量和存储量问题,建立阵列刚体运动方程求解运动响应。不局限于首尾连接的线性排列系统,多浮体阵列对浮体尺寸和数量没有限制,连接装置的布置也可以更加复杂。由于刚体数量不限,需要统一系统的坐标系,将已知单体运动方程转化为在整体坐标系下的阵列运动方程。通过物体在铰接点处位移连续、转角相等等约束条件以及对物体进行受力分析,本文详细推导了不同铰接情况下的约束矩阵,建立了任意形式布置的铰接多浮体阵列的水动力分析模型。本文在多浮体水动力计算程序WAFDUT的基础上开发了...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 波浪与多浮体相互作用的研究现状
    1.3 本文工作
2 规则波与多浮体阵列系统相互作用的数学模型
    2.1 基本假定和坐标系的定义
    2.2 控制方程和边界条件
    2.3 物面条件和速度势
    2.4 边界积分方程
    2.5 快速多极子方法的应用
    2.6 相互联系多浮体系统运动方程的建立
        2.6.1 不同坐标系下的矩阵转换
        2.6.2 各类铰接情况下的约束矩阵
    2.7 本章小结
3 数值模型验证
    3.1 两相连方箱的数值模型验证
        3.1.1 刚接和铰接情况下的运动响应
        3.1.2 五方箱铰接情况下的约束矩阵
    3.2 本章小结
4 波浪与多浮体系统相互作用的影响因素分析
    4.1 水深对多浮体系统运动响应的影响
    4.2 阵列布置对多浮体系统运动响应的影响
    4.3 浮体间距对多浮体系统运动响应的影响
    4.4 波浪入射方向对多浮体系统运动响应的影响
    4.5 浮体个数对多浮体系统运动响应的影响
    4.6 连接方式对多浮体系统运动响应的影响
        4.6.1 刚接和单向铰连接的对比
        4.6.2 单个铰连接和两个铰连接的对比
        4.6.3 单向铰与球铰连接的对比
    4.7 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：3782674