本文關鍵詞：二維物體附連水及出入水邊界元分析

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【摘要】：結構物入水和出水現象廣泛出現于船舶的運行和海洋工程的作業(yè)中,如船舶在運行中與水面之間產生砰擊即為結構物入水問題,而水下導彈的發(fā)射和救生船打撈作業(yè)等問題中則涉及結構物的出水問題。本文采用邊界元方法對結構物入水和出水過程中附連水質量和流體對結構物的壓力進行了計算,主要研究內容如下：首先,本文詳細推導了二維常數邊界元和二維線性邊界元基本理論并對邊界離散方程的建立和求解過程進行了詳細的闡述,而后通過均勻來流和圓柱繞流兩個典型算例驗證了程序的正確性,并對兩種邊界元方法從理論基礎到計算精度進行了比較和分析。第二,本文對二維剖面的附連水質量進行了計算。首先通過對無限流域內二維剖面垂向附連水質量的計算驗證了結果的網格收斂性,而后對自由表面附近無限頻率運動剖面的垂向附連水質量進行計算并對計算水箱尺寸對結果的影響進行了分析,最后通過對兩個剖面之間三個方向的附連水質量的計算研究了雙體間距對附連水質量的干擾效應。第三,基于von Karman T砰擊力求解思想,結合自由表面的非線性邊界條件,本文對楔形剖面砰擊力和自由表面變化進行了計算和分析并與已有結果進行比對,計算結果與現有文獻結果吻合良好。另外,本文對U形剖面和外漂型剖面砰擊力進行了計算,分析了兩種剖面砰擊載荷隨時間演變的不同特點。最后,本文對結構物出水過程中流體對結構物的作用力和自由液面的變化進行了計算和分析,自由表面同樣采用了非線性邊界條件。計算結果表明結構物在出水過程中流體作用于結構物上的力除浮力外,還有一垂直向下的拖曳力。本文的研究結果可以為入水和出水問題的進一步研究提供一種數值方法的新選擇。
【關鍵詞】：二維邊界元 附連水質量 砰擊 結構物入水 結構物出水
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 研究現狀綜述10-14
• 1.2.1 附連水質量研究10-11
• 1.2.2 結構物入水研究11-13
• 1.2.3 結構物出水研究13-14
• 1.3 本文研究內容14-15
• 2 二維邊界元理論15-36
• 2.1 邊界元理論推導15-17
• 2.1.1 坐標系以及邊界正方向的規(guī)定15
• 2.1.2 邊界節(jié)點與單元關系15-16
• 2.1.3 二維格林公式16
• 2.1.4 邊界條件類型16-17
• 2.1.5 邊界元方法思想17
• 2.2 常數邊界元17-25
• 2.2.1 單元基本量17-18
• 2.2.2 影響系數矩陣求解18-21
• 2.2.3 單元邊界條件類型21-22
• 2.2.4 算例1——均勻來流22-24
• 2.2.5 算例2——圓柱繞流24-25
• 2.3 線性邊界元25-33
• 2.3.1 節(jié)點基本量25-26
• 2.3.2 影響系數矩陣求解26-30
• 2.3.3 節(jié)點邊界條件類型30
• 2.3.4 算例1——均勻來流30-32
• 2.3.5 算例2——圓柱繞流32-33
• 2.4 常數邊界元與線性邊界元比較33-35
• 2.4.1 理論基礎比較33
• 2.4.2 計算精度比較33-35
• 2.5 本章小結35-36
• 3 二維剖面附連水質量計算36-46
• 3.1 附連水質量導出36-37
• 3.2 無限流域內簡單形狀垂向附連水質量計算37-39
• 3.3 考慮自由表面單體垂向附連水質量計算39-42
• 3.3.1 計算模型39
• 3.3.2 自由表面邊界條件39-40
• 3.3.3 計算結果40-42
• 3.4 雙體間距對附連水質量矩陣影響42-45
• 3.4.1 計算模型42
• 3.4.2 邊界條件42-43
• 3.4.3 計算結果43-45
• 3.5 本章小結45-46
• 4 二維剖面入水計算46-60
• 4.1 von Karman T砰擊理論46-47
• 4.2 自由表面速度勢變化和位移處理47-48
• 4.3 計算模型48-49
• 4.4 邊界條件49-50
• 4.5 迭代過程50-52
• 4.6 楔形剖面52-55
• 4.6.1 自由液面變形52-53
• 4.6.2 壓力分布53-54
• 4.6.3 砰擊力54-55
• 4.7 U形剖面55-57
• 4.8 外漂型剖面57-59
• 4.9 本章小結59-60
• 5 二維剖面出水計算60-69
• 5.1 計算模型61-62
• 5.2 邊界條件以及自由表面處理62
• 5.3 計算結果62-68
• 5.3.1 自由液面運動63-67
• 5.3.2 作用力計算結果67-68
• 5.4 本章小結68-69
• 結論69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況74-75
• 致謝75-77

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 駱寒冰;徐慧;余建星;萬正權;;艦船砰擊載荷及結構動響應研究綜述[J];船舶力學;2010年04期

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 鄒星;結構物出水過程的數值模擬[D];大連理工大學;2013年

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本文編號：786978