刚性薄板在波浪场中的动力响应

发布时间：2020-06-17 09:44

【摘要】：超大型海上浮式结构物(VLFS)的研究工作已经得到国内外的高度关注,但迄今为止人们对超大浮体的认识还不够明确。超大浮体的定义,外海波浪、水流、风、冰等动力要素独立或联合作用下超大浮体的动力响应规律与结构物尺度的关系等系列问题远未解决。能够准确地预测VLFS环境载荷、运动和动力响应规律,明确VLFS与常规浮体水动力特征的异同,对超大型浮式结构物的实际应用具有重要的基础性意义。基于物理模型试验,对刚性薄板在波浪场中的动力响应问题展开研究。测量并观察了规则波及不规则波作用下,在约束条件下,刚性薄板的运动特性和受力特性以及板后波浪域情况,分析了薄板相对尺度、相对波高和相对水深等对薄板系泊力、运动响应、板后波高分布以及板底点压力分布的影响,并对规则波与不规则波况下的变化规律进行了对比分析。试验之结果表明:就系泊大型薄板的运动响应而言:纵移、升沉、横摇与纵摇四个运动分量为大型薄板的主要运动分量。另外两个运动分量很小。不规则波作用时,所有运动分量均以低频(低于波频)运动为主,升沉运动分量含有波频成分。大型薄板的运动分量随相对板长的增大而减小。运动分量达到定值对应的相对板长,与相对水深有关。从大型浮体运动响应角度,可以近似认为,长宽比为4:1的刚性板,不规则波作用时,相对水深d/B=0.06~0.08条件下,相对板长B/L≥7时,可视为超大浮体。试验范围内,大型薄板的运动量与波高几乎呈线性相关。就系泊大型薄板的系泊张力而言:试验范围内,系泊力均随相对板长B/L的增大而减小。系泊缆绳张力达到定值对应的相对板长,与相对水深有关。从大型薄板系泊力角度给出超大型浮体的定义时,应考虑相对水深因素。长宽比为4:1的刚性板,不规则波作用时,相对水深d/B=0.06~0.08条件下,可以近似认为当刚性薄板尺度达到7倍波长L,则可称为超大型浮体。试验范围内系泊力与相对波高几乎呈线性相关。就大型薄板底板上的压力而言:无论是薄板中心线还是薄板顺浪方向的边缘线上的点压力分布自板首至板尾,均呈递减趋势。从板底点压力角度给出超大浮体的动力学定义,长宽比为4:1的刚性板,不规则波作用时,相对水深d/B=0.06条件下,可以近似认为当刚性薄板尺度达到5倍波长L,则可称为超大型浮体。试验范围内板底压力与相对波高几乎呈线性相关。就板后波高分布而言:板后各点的比波高当B/L3时,随着相对板长的增大而减小,当B/L≥3后,试验范围内的比波高趋于稳定。当相对板长B L减小至1附近时,薄板的消浪能力显著减弱。综上所述,从大型薄板动力响应角度给出超大浮体的动力学定义,长宽比为4:1的刚性板,不规则波作用时,相对水深d/B=0.06~0.08条件下,可以近似认为当刚性薄板尺度达到7倍波长L,则可称为超大型浮体。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P731.22;P75

【参考文献】

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本文编号：2717421