基于SPH方法的双方箱浮防波堤的数值研究

发布时间：2017-05-18 15:28

  本文关键词：基于SPH方法的双方箱浮防波堤的数值研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：浮式防波堤具有基地适应性强、便于水体交换、施工简便和造价较低等优势,在游艇码头、人工海水浴场、深水网箱养殖、施工现场和采油平台等水域的掩护中有广阔的应用前景。消波浮体的相对宽度、结构型式和系泊条件是影响浮防波堤水动力特性的重要因素。本文采用目前较新的SPH方法对锚链锚固的双方箱浮防波堤进行数值研究。本文运用SPH方法在二维数值波浪水槽中建立了锚链锚固的双方箱浮防波堤的数值模型。在该模型中流体运动控制方程采用质量守恒方程和动量守恒方程。在这两种方程转化为SPH形式的过程中使用了CSPM-R方法。浮体的动力学控制方程采用牛顿第二定律和刚体运动微分方程。锚链力的计算采用集中质量法简化锚链,根据胡克定律和静力平衡方程建立锚链力的迭代算法。固边界条件采用固壁粒子法处理,时间积分采用预测-校正格式。用该数值模型计算了单方箱浮防波堤和双方箱浮防波堤的水动力特性,并与试验结果进行了比较,结果吻合较好。然后用该数值模型比较了相对宽度相同的单方箱和双方箱浮防波堤的水动力特性,最后计算了不同锚固方式、不同锚链拖地长度和不同锚链刚度下双方箱浮防波堤的水动力特性。计算结果表明：双方箱浮防波堤在消浪效果、运动响应和锚链受力方面都优于单方箱浮防波堤。平行锚固的双方箱浮防波堤和交叉锚固的双方箱浮防波堤相比,二者消浪效果差不多,但前者在运动响应和锚链受力方面优于后者。锚链相对拖地长度、锚链刚度对交叉锚固的双方箱浮防波堤具有较大影响,锚链相对拖地长度越小、锚链刚度越大,其消浪性能越好,但锚链受力会随之增加。本文的研究工作可为工程实践提供参考,并为SPH方法在浮式防波堤方面的数值研究打下基础。
【关键词】：双方箱浮防波堤 数值研究 SPH方法 水动力特性 锚固方式
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U656.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究工作的背景和意义10-11
• 1.2 浮防波堤的分类11-14
• 1.3 锚链锚固的浮式防波堤的研究成果与现状14-16
• 1.3.1 国内研究进展14-15
• 1.3.2 国外研究进展15-16
• 1.4 SPH方法在流体力学方面的研究进展16-18
• 1.5 本文的主要工作18-19
• 2 锚链锚固的浮式防波堤的SPH数值模型19-34
• 2.1 SPH方法的基本原理19-23
• 2.1.1 核函数近似19-20
• 2.1.2 粒子近似20
• 2.1.3 核函数和支持域20-23
• 2.2 流体运动控制方程的SPH形式23-25
• 2.3 浮体动力学控制方程25-28
• 2.3.1 刚体的动力学方程25-26
• 2.3.2 波浪力的计算26
• 2.3.3 锚链力的计算26-28
• 2.4 SPH方法的数值技术28-32
• 2.4.1 人工粘性28
• 2.4.2 状态方程28-29
• 2.4.3 粒子位移的计算29
• 2.4.4 固边界条件29-30
• 2.4.5 造波条件30
• 2.4.6 海绵层条件30
• 2.4.7 时间积分30-31
• 2.4.8 邻近粒子搜索技术31-32
• 2.5 SPH程序的执行过程32-34
• 3 数值模型的验证34-42
• 3.1 单方箱浮防波堤计算结果与试验结果比较34-38
• 3.1.1 模型设计34
• 3.1.2 消浪性能的比较34-35
• 3.1.3 运动响应的比较35-37
• 3.1.4 锚链力的比较37-38
• 3.2 方箱浮防波堤计算结果与试验结果比较38-41
• 3.2.1 模型设计38-39
• 3.2.2 消浪性能的比较39-40
• 3.2.3 运动响应的比较40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 单方箱和双方箱浮防波堤水动力特性的比较42-53
• 4.1 模型设计42-44
• 4.2 消浪性能的比较44-49
• 4.3 运动响应的比较49-50
• 4.4 锚链力的比较50-51
• 4.5 本章小结51-53
• 5 不同锚固方式的双方箱浮防波堤的水动力计算53-70
• 5.1 模型设计53-54
• 5.2 平行锚固和交叉锚固的双方箱浮防波堤的比较54-62
• 5.2.1 瞬时运动状态分析54-57
• 5.2.2 历时曲线分析57-59
• 5.2.3 消浪性能的比较59-60
• 5.2.4 运动响应的比较60-61
• 5.2.5 锚链力的比较61-62
• 5.2.6 锚链力产生的力矩分析62
• 5.3 锚链相对拖地长度对交叉锚固的双方箱浮防波堤的影响62-65
• 5.3.1 消浪性能63
• 5.3.2 运动响应63-64
• 5.3.3 锚链力64-65
• 5.4 锚链刚度对交叉锚固的双方箱浮防波堤的影响65-68
• 5.4.1 消浪性能65-66
• 5.4.2 运动响应66-67
• 5.4.3 锚链力67-68
• 5.5 本章小结68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-77
• 附录A 计算结果表格77-78
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况78-79
• 致谢79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 俞聿修;浮筒多链系统的静力特性[J];大连工学院学报;1981年01期

2 胡嵋;李大鸣;秦崇仁;;浅水区域浮箱式防波堤结构形式的试验研究[J];中国港湾建设;2007年05期

  本文关键词：基于SPH方法的双方箱浮防波堤的数值研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：376455