本文關(guān)鍵詞：減振板作用下的超大型浮體水彈性響應(yīng)解析分析

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【摘要】：超大型浮式結(jié)構(gòu)物對(duì)于利用海洋空間和開發(fā)海洋資源具有很大的實(shí)用價(jià)值,是目前國(guó)際海洋工程界研究的熱點(diǎn)。2015年國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》,要求加快推動(dòng)大型浮式結(jié)構(gòu)物的開發(fā)和工程化。超大型浮式結(jié)構(gòu)物是一種極為扁平的柔性結(jié)構(gòu)物,必須將結(jié)構(gòu)的變形與流場(chǎng)的作用耦合起來(lái),采用水彈性理論進(jìn)行分析。本文在勢(shì)流理論基礎(chǔ)上,采用特征函數(shù)法計(jì)算減振措施下超大型浮式結(jié)構(gòu)物的水彈性響應(yīng)。本文采用箱式超大型浮式結(jié)構(gòu)物,利用歐拉梁理論將浮體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為二維彈性梁。在流體求解時(shí),將結(jié)構(gòu)與流體組成的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域劃分,采用特征函數(shù)展開法并聯(lián)合使用模態(tài)展開法求解流體速度勢(shì),利用各區(qū)域邊界上速度勢(shì)和速度的連續(xù)條件建立方程組,求得輻射勢(shì)和繞射勢(shì)系數(shù),進(jìn)而得到流體的速度勢(shì)。在結(jié)構(gòu)求解時(shí),利用二維彈性梁的振動(dòng)微分方程,推導(dǎo)出彈性浮體的運(yùn)動(dòng)方程,將流體速度勢(shì)代入水彈性運(yùn)動(dòng)方程,求解運(yùn)動(dòng)方程得到各階模態(tài)幅值,并采用模態(tài)疊加法求得超大型浮式結(jié)構(gòu)物的水彈性響應(yīng)。借助Fortran語(yǔ)言編譯程序,通過與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文解析方法的有效性和程序的可行性。在結(jié)構(gòu)迎浪端布置減振板時(shí),能有效減小結(jié)構(gòu)整體的水彈性響應(yīng),特別是結(jié)構(gòu)迎浪端及中部的變形和彎矩,但對(duì)結(jié)構(gòu)尾端的減振效果有限。存在最佳的減振板寬度和入水深度,使減振板發(fā)揮最大的減振效果。對(duì)比有無(wú)配置減振板情況下,入射波波長(zhǎng)變化對(duì)浮體水彈性變形的影響,在合適的入射波長(zhǎng)范圍內(nèi),減振板對(duì)結(jié)構(gòu)的水彈性響應(yīng)有較好的減弱效果。可考慮在實(shí)際超大型浮體上安裝減振板,以減小結(jié)構(gòu)的水彈性響應(yīng)。在結(jié)構(gòu)迎浪端和尾端配置減振板情況下,利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性推導(dǎo)了速度勢(shì)的求解公式和水彈性運(yùn)動(dòng)方程。在兩端配置減振板時(shí),能大幅度減小結(jié)構(gòu)整體的水彈性響應(yīng)。雙板也存在最佳參數(shù)使減振板發(fā)揮最大的減振效果,且雙板最佳參數(shù)變化規(guī)律與單板相同,但最佳參數(shù)值不相同。對(duì)比分析了無(wú)減振板情況下、最佳參數(shù)單減振板作用下、最佳參數(shù)雙減振板作用下結(jié)構(gòu)的水彈性響應(yīng),并對(duì)這三種情況進(jìn)行波長(zhǎng)分析,無(wú)論是減振效果還是對(duì)波長(zhǎng)的適應(yīng)范圍,雙減振板較單減振板都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本文討論了結(jié)構(gòu)自身剛度變化對(duì)結(jié)構(gòu)彈性響應(yīng)的影響,增大剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的減振效果有限。在1m波長(zhǎng)和2m波長(zhǎng)入射情況下,隨著水深增加,結(jié)構(gòu)變形和彎矩都增大；在相同水深條件下,隨著波長(zhǎng)增大,結(jié)構(gòu)變形和彎矩都增大。本文的研究為超大型浮式結(jié)構(gòu)物今后的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：超大型浮式結(jié)構(gòu)物 水彈性響應(yīng) 特征函數(shù)展開法 水下減振板
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P75;U661.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 VLFS水彈性響應(yīng)研究進(jìn)展10-16
• 1.2.1 VLFS結(jié)構(gòu)形式和模型研究理論10-11
• 1.2.2 水彈性理論11-12
• 1.2.3 VLFS動(dòng)力特性研究方向12-13
• 1.2.4 水彈性響應(yīng)的計(jì)算方法13
• 1.2.5 水彈性響應(yīng)對(duì)VLFS的影響13-16
• 1.3 VLFS水彈性響應(yīng)減振措施16-17
• 1.3.1 增大結(jié)構(gòu)自身剛度16
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)周圍修建防波提16-17
• 1.3.3 半剛性連接17
• 1.3.4 安裝水下減振板17
• 1.4 本文主要內(nèi)容17-19
• 2 基本理論19-27
• 2.1 流體基本方程19-23
• 2.1.1 控制方程19-20
• 2.1.2 邊界條件20-23
• 2.2 水波問題的近似解23-24
• 2.3 線性波理論24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 迎浪端配置減振板的VLFS水彈性響應(yīng)分析27-43
• 3.1 模型與基本假設(shè)27-28
• 3.2 速度勢(shì)與運(yùn)動(dòng)方程28-38
• 3.2.1 模態(tài)分析和邊界條件28-30
• 3.2.2 速度勢(shì)求解30-37
• 3.2.3 運(yùn)動(dòng)方程37-38
• 3.3 計(jì)算結(jié)果分析38-42
• 3.3.1 程序驗(yàn)證39-40
• 3.3.2 減振板參數(shù)對(duì)VLFS水彈性響應(yīng)的影響40-42
• 3.3.3 波長(zhǎng)分析42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 兩端配置減振板的VLFS水彈性響應(yīng)分析43-63
• 4.1 模型與基本假設(shè)43-44
• 4.2 速度勢(shì)與運(yùn)動(dòng)方程44-56
• 4.2.1 邊界條件44-45
• 4.2.2 速度勢(shì)求解45-54
• 4.2.3 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程54-56
• 4.3 計(jì)算結(jié)果分析56-62
• 4.3.1 雙減振板對(duì)VLFS水彈性響應(yīng)的影響56-58
• 4.3.2 無(wú)板、單板、雙板減振效果對(duì)比58-59
• 4.3.3 波長(zhǎng)分析59-60
• 4.3.4 剛度對(duì)VLFS水彈性響應(yīng)的影響60
• 4.3.5 水深及波長(zhǎng)對(duì)VLFS水彈性響應(yīng)的影響60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 5 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 崔維成,吳有生,李潤(rùn)培;超大型海洋浮式結(jié)構(gòu)物動(dòng)力特性研究綜述[J];船舶力學(xué);2001年01期

2 吳有生,杜雙興;極大型海洋浮體結(jié)構(gòu)的流固耦合分析[J];艦船科學(xué)技術(shù);1995年01期

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本文編號(hào)：732954