中國具有遼闊的海洋面積,南海海域島礁周圍常常圍繞著寬度數(shù)百甚至數(shù)千米的珊瑚礁盤,這些島礁和珊瑚礁盤不但擁有豐富的生物資源、旅游資源和礦物資源,并且起著護島和消波的關(guān)鍵作用。為了便于開發(fā)海上資源,可以在島礁周圍布置各種結(jié)構(gòu)物例如半潛平臺作為浮動基地。也可以在海上把多個大型的半潛平臺連接在一起組成浮式飛機場,所以研究波浪作用下的多浮體水動力特性意義重大。本文在前期應(yīng)用波浪理論分析浸沒島礁上的波浪運動問題的基礎(chǔ)之上,進一步研究島礁地形下浮體的水動力特性,主要有以下幾個部分:1.介紹了應(yīng)用ANSYS/Workbench進行流體力學分析的基本流程,研究了Workbench/FLUENT中的UDF的用法,編寫浮體強迫垂蕩運動、強迫橫搖運動和自由運動代碼程序。2在波浪數(shù)值水槽中研究變水深半潛平臺的水動力特性時,采用ANSYS/ICEM進行數(shù)學建模和網(wǎng)格劃分。為提高計算的精度和收斂性,討論了模型的網(wǎng)格劃分和流體域中動網(wǎng)格的應(yīng)用條件。3.在數(shù)值波浪水槽模型中,用多孔介質(zhì)模型模擬島礁,用多相流和VOF模型模擬自由表面,應(yīng)用加密網(wǎng)格和減少時間步長的方法模擬物體在波浪作用下的自由運動。在水槽中將浮體布置在島礁... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 波浪與多浮體相互作用的研究進展
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 波浪與多孔介質(zhì)相互作用的研究進展
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)框架
2 島礁環(huán)境下浮體的波浪繞射基本理論
    2.1 數(shù)學模型
        2.1.1 坐標系的定義
        2.1.2 控制方程及邊界條件
    2.2 邊界積分方程
    2.3 可滲透結(jié)構(gòu)物速度勢的求解
    2.4 波浪力
    2.5 物體運動方程
    2.6 邊界元基本理論
        2.6.1 離散化單元
        2.6.2 流場速度計算公式
3 Workbench數(shù)值模擬技術(shù)
    3.1 Workbench軟件介紹
    3.2 Workbench流體分析流程
        3.2.1 單向流固耦合實現(xiàn)
        3.2.2 雙向流固耦合實現(xiàn)
    3.3 多相流-VOF模型
        3.3.1 多相流
        3.3.2 VOF模型
    3.4 動網(wǎng)格計算模型
        3.4.1 動網(wǎng)格的更新
    3.5 多孔介質(zhì)模型
    3.6 FLUENT UDF概述
        3.6.1 UDF在浮體強迫運動中的應(yīng)用
        3.6.2 UDF在浮體自由運動中的應(yīng)用
    3.7 小結(jié)
4 數(shù)值造波在Fluent中實現(xiàn)
    4.1 數(shù)值波浪水槽簡介
    4.2 基本控制方程
    4.3 推板式造波
    4.4 消波原理
    4.5 程序檢驗
        4.5.1 波浪數(shù)值水槽
        4.5.2 FLUENT模擬過程
        4.5.3 數(shù)值水槽基本參數(shù)介紹
    4.6 可滲透島礁在數(shù)值波浪水槽中的模擬
        4.6.1 網(wǎng)格劃分
        4.6.2 模擬結(jié)果
    4.7 小結(jié)
5 浮體運動對島礁上方波高的影響
    5.1 網(wǎng)格劃分
    5.2 邊界條件設(shè)置
    5.3 浮體不動對島礁上方的波高影響
    5.4 浮體垂蕩運動對島礁上方的波高影響
    5.5 浮體橫搖運動對島礁上方波高的影響
    5.6 浮體自由運動對島礁上方波高的影響
        5.6.1 網(wǎng)格劃分
        5.6.2 島礁周圍波面分析
    5.7 小結(jié)
6 島礁地形下浮體運動的計算結(jié)果及討論
    6.1 浮體不動下的速度矢量圖和流場云圖
    6.2 浮體垂蕩運動下的速度矢量圖和流場云圖
    6.3 浮體橫搖運動下的速度矢量圖和流場云圖
    6.4 浮體自由運動下的速度矢量圖和流場云圖
        6.4.1 島礁周圍流場分析
    6.5 島礁環(huán)境對浮體水動力特性的影響
    6.6 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]多浮體群遮效應(yīng)的CFD模擬與分析[J]. 何廣華,王正科,張志剛,孟洋涵.  哈爾濱工程大學學報. 2019(05)
[2]多浮體系統(tǒng)在波浪作用下運動響應(yīng)的數(shù)值仿真研究[J]. 張周康,洪亮.  機械與電子. 2018(01)
[3]多浮體鉸接薄板結(jié)構(gòu)運動響應(yīng)研究[J]. 王科,張志強,劉影.  船舶力學. 2017(11)
[4]雙自由度浮體的CFD模擬與能量吸收特性分析[J]. 張亮,國威.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2016(01)
[5]島礁地形上二維波浪傳播的數(shù)值模擬[J]. 劉思,柳淑學,李金宣.  港工技術(shù). 2015(05)
[6]島礁地形下半潛平臺水動力性能研究[J]. 吳波,程小明,田超,丁軍,劉小龍.  船舶力學. 2015(07)
[7]波浪從孔隙堤上的反射和傳遞[J]. 傅朝方,朱大同.  水動力學研究與進展A輯. 2013(06)
[8]波浪從離岸防波堤上的反射和傳遞[J]. 朱大同.  工程力學. 2013(03)
[9]波浪在珊瑚礁坪上傳播的水槽試驗研究[J]. 梅弢,高峰.  水道港口. 2013(01)
[10]基于高階邊界元法和波浪交互理論的三維相鄰多浮體問題研究[J]. 史琪琪,柏木正,楊建民,崔進舉.  船舶力學. 2012(05)

博士論文
[1]浮箱—水平板式浮防波堤水動力特性研究[D]. 董華洋.大連理工大學 2009

碩士論文
[1]島礁多孔介質(zhì)模型的波浪數(shù)值水槽方法研究[D]. 邊疆.大連理工大學 2016
[2]水下上弧形板結(jié)構(gòu)水動力特性研究[D]. 施鵬飛.大連理工大學 2015
[3]島礁環(huán)境下的波浪運動研究[D]. 陳彧超.大連理工大學 2015
[4]Fluent UDF方法在數(shù)值波浪水槽中的應(yīng)用研究[D]. 辛穎.大連理工大學 2013
[5]平板與立板型防波堤水動力特性研究[D]. 許旺.大連理工大學 2009



本文編號：3203074