在海洋工程技術(shù)研究領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)物的波浪外載荷計(jì)算一直是一個(gè)熱點(diǎn)方向。本文的主要目的是基于三維水動(dòng)力理論，研究并提出一套適合FPSO儲(chǔ)油輪和半潛式平臺(tái)的，從浮體濕表面網(wǎng)格自動(dòng)劃分、線性波浪載荷計(jì)算、非線性波浪載荷計(jì)算到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接分析的完整解決方案。為此，文中著重在下列幾個(gè)方面進(jìn)行了探討。 首先，采用累加弦長(zhǎng)的三次參數(shù)樣條函數(shù)與解析方法相結(jié)合的方式，提出了一種可廣泛應(yīng)用于船舶、FPSO儲(chǔ)油輪以及半潛式平臺(tái)的濕表面網(wǎng)格自動(dòng)生成方法。為配合非線性方法以及應(yīng)用擴(kuò)展的邊界積分方法去除不規(guī)則頻率對(duì)網(wǎng)格的特殊要求，提出了在上述網(wǎng)格生成方法基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)格進(jìn)一步處理的可行方案。 其次，基于三維線性勢(shì)流理論，在頻域內(nèi)建立了求解低速航行和系泊浮體運(yùn)動(dòng)和波浪載荷響應(yīng)的理論模型，并采用擴(kuò)展的邊界積分方法消除不規(guī)則頻率現(xiàn)象。應(yīng)用懸鏈線理論計(jì)算系泊系統(tǒng)作用于浮體的線性化恢復(fù)力，并將其表示為剛度系數(shù)和錨鏈上端位移的函數(shù)，進(jìn)而以剛度系數(shù)的形式計(jì)入浮體運(yùn)動(dòng)方程。對(duì)幾類船舶和半潛式平臺(tái)進(jìn)行了廣泛的計(jì)算，并與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。針對(duì)FPSO儲(chǔ)油輪，討論了錨泊系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)和載荷的影響。 再次，研究并提出了一... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
第1章 緒論
    1.1 課題研究的目的與意義
    1.2 浮體運(yùn)動(dòng)與波浪載荷理論研究綜述
        1.2.1 切片理論
        1.2.2 統(tǒng)一細(xì)長(zhǎng)體理論
        1.2.3 二維半理論
        1.2.4 三維水動(dòng)力理論
    1.3 浮體砰擊與上浪理論研究綜述
        1.3.1 底部砰擊
        1.3.2 外張砰擊
        1.3.3 上浪砰擊
    1.4 浮體設(shè)計(jì)載荷計(jì)算與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接分析研究綜述
    1.5 本文的主要工作
第2章 浮體濕表面網(wǎng)格自動(dòng)生成方法
    2.1 概述
    2.2 幾種插值算法的對(duì)比與選擇
        2.2.1 Akima插值算法
        2.2.2 普通三次樣條函數(shù)
        2.2.3 累加弦長(zhǎng)的三次參數(shù)樣條函數(shù)
    2.3 浮體濕表面網(wǎng)格的自動(dòng)生成
        2.3.1 船舯網(wǎng)格的自動(dòng)生成
        2.3.2 艏艉網(wǎng)格的自動(dòng)生成與封接
        2.3.3 立柱網(wǎng)格的自動(dòng)生成與銜接
        2.3.4 橫梁網(wǎng)格的自動(dòng)生成與銜接
    2.4 浮體濕表面網(wǎng)格的進(jìn)一步處理
        2.4.1 處理不規(guī)則頻率問(wèn)題時(shí)的浮體濕表面網(wǎng)格
        2.4.2 時(shí)域非線性計(jì)算時(shí)的浮體濕表面網(wǎng)格
    2.5 算例分析
        2.5.1 FLOKSTRA集裝箱船濕表面網(wǎng)格生成
        2.5.2 文昌號(hào)FPSO儲(chǔ)油輪濕表面網(wǎng)格生成
        2.5.3 NH5半潛式平臺(tái)濕表面網(wǎng)格生成
    2.6 本章小結(jié)
第3章 浮體運(yùn)動(dòng)與波浪載荷計(jì)算的三維線性頻域方法
    3.1 概述
    3.2 非定常擾動(dòng)勢(shì)定解條件的建立和求解
        3.2.1 非定常擾動(dòng)勢(shì)的定解條件
        3.2.2 非定常擾動(dòng)勢(shì)求解的源匯分布法
        3.2.3 三維水動(dòng)力系數(shù)和繞射勢(shì)的求解
    3.3 擴(kuò)展的邊界積分法處理不規(guī)則頻率問(wèn)題
    3.4 錨泊系統(tǒng)的恢復(fù)力
        3.4.1 錨鏈局部坐標(biāo)系
        3.4.2 組合錨鏈的參數(shù)描述
        3.4.3 組合錨鏈的基本關(guān)系式
        3.4.4 鏈端剛度
        3.4.5 組合錨鏈的恢復(fù)力
    3.5 運(yùn)動(dòng)方程的建立和求解
        3.5.1 浮體在規(guī)則波中的運(yùn)動(dòng)方程
        3.5.2 流體靜力載荷與流體靜力系數(shù)
        3.5.3 流體動(dòng)力載荷
        3.5.4 浮體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)解
    3.6 脈動(dòng)壓力與剖面載荷響應(yīng)
        3.6.1 浮體濕表面的脈動(dòng)壓力
        3.6.2 浮體剖面載荷響應(yīng)
    3.7 算例分析
        3.7.1 Wigley數(shù)學(xué)船型計(jì)算分析
        3.7.2 FLOKSTRA集裝箱船計(jì)算分析
        3.7.3 NH5半潛式平臺(tái)計(jì)算分析
        3.7.4 文昌號(hào)FPSO儲(chǔ)油輪計(jì)算分析
    3.8 本章小結(jié)
第4章 浮體運(yùn)動(dòng)與波浪載荷計(jì)算的三維非線性時(shí)域方法
    4.1 概述
    4.2 作用在浮體上的非線性流體載荷
        4.2.1 流體靜力載荷
        4.2.2 波浪主干擾力
        4.2.3 波浪繞射力
        4.2.4 輻射力
        4.2.5 錨泊系統(tǒng)的恢復(fù)力
        4.2.6 波浪繞射力和輻射力的簡(jiǎn)化算法
    4.3 浮體非線性運(yùn)動(dòng)方程
    4.4 斜浪求解發(fā)散問(wèn)題的處理
    4.5 浮體表面非線性壓力和剖面非線性波浪載荷
    4.6 算例分析
        4.6.1 線性時(shí)域解和線性頻域解的對(duì)比驗(yàn)證
        4.6.2 流體力非線性程度分析
        4.6.3 運(yùn)動(dòng)及剖面載荷非線性程度分析
        4.6.4 非線性脈動(dòng)壓力與模型試驗(yàn)對(duì)比分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 浮體砰擊與上浪計(jì)算方法研究
    5.1 概述
    5.2 底部砰擊載荷預(yù)報(bào)
    5.3 外張砰擊載荷預(yù)報(bào)
        5.3.1 動(dòng)量砰擊理論
        5.3.2 瓦格納型砰擊理論
    5.4 上浪載荷預(yù)報(bào)
        5.4.1 上浪壓力載荷計(jì)算
        5.4.2 上浪水高度分布預(yù)報(bào)的理論基礎(chǔ)
            5.4.2.1 明渠非恒定流的基本方程式
            5.4.2.2 圣維南方程組求解的特征線法
            5.4.2.3 潰壩模型
            5.4.2.4 洪水波模型
            5.4.2.5 對(duì)上述模型的改進(jìn)
        5.4.3 上浪砰擊的發(fā)生條件與上浪載荷計(jì)算
    5.5 計(jì)及砰擊與上浪載荷的浮體非線性運(yùn)動(dòng)方程
    5.6 算例分析
        5.6.1 兩種模型上浪高度分布計(jì)算
        5.6.2 上浪載荷預(yù)報(bào)方法的驗(yàn)證分析
        5.6.3 文昌號(hào)FPSO儲(chǔ)油輪上浪載荷計(jì)算及對(duì)運(yùn)動(dòng)與載荷的反饋
    5.7 本章小結(jié)
第6章 FPSO儲(chǔ)油輪及半潛式平臺(tái)的設(shè)計(jì)載荷計(jì)算與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估
    6.1 概述
    6.2 浮體設(shè)計(jì)載荷計(jì)算方法
        6.2.1 設(shè)計(jì)波方法
        6.2.2 譜分析方法
    6.3 浮體濕表面脈動(dòng)壓力載荷的后處理
        6.3.1 脈動(dòng)壓力的直接計(jì)算方法
        6.3.2 脈動(dòng)壓力的間接計(jì)算方法
    6.4 壓力載荷的施加與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
    6.5 算例分析
        6.5.1 文昌號(hào)和友誼號(hào)FPSO儲(chǔ)油輪設(shè)計(jì)載荷計(jì)算分析
        6.5.2 NH5半潛式平臺(tái)設(shè)計(jì)載荷計(jì)算分析
        6.5.3 壓力載荷不同轉(zhuǎn)換方法的對(duì)比分析
        6.5.4 轉(zhuǎn)換壓力重積分剖面載荷值與原始值的對(duì)比驗(yàn)證
        6.5.5 NH5半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估
        6.5.6 友誼號(hào)FPSO儲(chǔ)油輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析中的波浪載荷計(jì)算[J]. 劉海霞,肖熙.  中國(guó)海洋平臺(tái). 2003(02)
[2]最優(yōu)化方法在船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 宋競(jìng)正,秦洪德.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2000(04)
[3]船體三維網(wǎng)格的自動(dòng)生成算法及其圖形用戶界面的設(shè)計(jì)[J]. 顧耀林,吳龍周,吳有生.  中國(guó)造船. 1999(04)
[4]船舶在波浪中航行時(shí)繞射問(wèn)題的線性時(shí)域解[J]. 周正全,張亮,戴遺山.  中國(guó)造船. 1993(03)
[5]船舶首部相對(duì)運(yùn)動(dòng)及甲板上浪的預(yù)報(bào)[J]. 顧民,繆泉明,顧懋祥.  中國(guó)造船. 1993(01)
[6]近水面航行物體繞射問(wèn)題的時(shí)域解[J]. 張亮,戴遺山.  中國(guó)造船. 1992(04)
[7]時(shí)域Green函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)的數(shù)值計(jì)算[J]. 黃德波.  中國(guó)造船. 1992(04)
[8]外張砰擊載荷[J]. 陳智祥,戴仰山.  中國(guó)造船. 1991(04)
[9]簡(jiǎn)單Green函數(shù)法求解三維水動(dòng)力系數(shù)[J]. 賀五洲,戴遺山.  中國(guó)造船. 1986(02)
[10]船體在海浪中的彎矩[J]. 戴仰山,宋競(jìng)正.  中國(guó)造船. 1980(03)

博士論文
[1]大型離岸結(jié)構(gòu)的快速三維水彈性分析[D]. 戴愚志.哈爾濱工程大學(xué) 2003
[2]船舶運(yùn)動(dòng)與波浪載荷計(jì)算的非線性方法研究[D]. 秦洪德.哈爾濱工程大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3668325