【摘要】：畸形波是一種瞬時存在、波高巨大的災害性波浪,對航海及海洋工程設備具有較大的破壞性。目前,畸形波的理論方程存在局限性,其生成機制、影響因素等還尚不明確。由于畸形波出現的概率較低,實測資料較少,其研究工作仍處于初始階段。有關畸形波與海洋浮式結構物相互作用的研究則更少。本文基于CFD方法來研究畸形波及其與浮式結構物的相互作用,主要研究內容和成果如下:(1)基于水動力學理論和結構動力學理論,建立波浪與結構物相互作用的流固耦合數學模型,包括不可壓縮的連續(xù)性方程與N-S方程、經有限元離散后的線彈性結構動力學方程,以及自由液面、固液交界面、壁面邊界、無限遠場邊界條件和初始條件等。(2)基于傳統(tǒng)的線性波浪疊加理論,對CFD軟件Fluent進行了二次開發(fā),分別在二維和三維數值波浪水池中模擬畸形波。計算驗證了極限聚焦波浪模型的局限性及組合波浪模型模擬畸形波的可行性。(3)基于雙向流固耦合的原理與方法,結合切片理論,在二維數值波浪水池中建立了畸形波與剛性浮式結構物相互作用的數值模型,計算得到了波面變化及結構物的運動時歷,并將計算結果與相關試驗結果進行對照,驗證了本文方法的可行性。在此基礎上,通過一系列工況的計算,得到了結構物周圍波面的變化情況、運動響應、表面上浪水位高度和砰擊載荷等重要參數,并分析甲板上浪機理,實現了波浪翻卷、飛濺等流體強非線性過程的數值模擬。(4)在三維數值波浪水池中建立了畸形波與鋁質浮箱相互作用的耦合數值模型,計算了浮箱在畸形波中的運動響應、水動力響應及結構響應等。
[Abstract]:The deformable wave is a kind of disaster wave with huge wave height, which is destructive to navigation and marine engineering equipment. At present, the theoretical equation of deformable wave has its limitations, and its generating mechanism and influencing factors are still unclear. Due to the low probability of abnormal waves and less measured data, the research work is still in the initial stage. There is less research on the interaction between deformable waves and marine floating structures. In this paper, the deformable waves and their interactions with floating structures are studied based on CFD method. The main contents and results are as follows: (1) based on hydrodynamic theory and structural dynamics theory, The fluid-solid coupling mathematical model of wave and structure interaction is established, including the incompressible continuity equation and N-S equation, the linear elastic structural dynamics equation after finite element discretization, and the interface between free liquid surface and solid-liquid interface. (2) based on the traditional linear wave superposition theory, the CFD software Fluent is developed to simulate the deformable waves in two-dimensional and three-dimensional numerical wave pools, respectively. The limitation of limit-focused wave model and the feasibility of combining wave model to simulate deformable wave are verified by calculation. (3) based on the principle and method of bidirectional fluid-solid coupling and slice theory, A numerical model of the interaction between deformable waves and rigid floating structures is established in a two-dimensional numerical wave pool. The wave surface variation and the time history of motion of the structures are obtained, and the calculated results are compared with the experimental results. The feasibility of this method is verified. On this basis, through a series of calculation conditions, the variation of wave surface around the structure, motion response, surface water level and slamming load are obtained, and the mechanism of deck wave rolling is analyzed. Numerical simulation of strong nonlinear process of spatter and other fluids. (4) the coupled numerical model of the interaction between deformable wave and aluminum floating box is established in the three-dimensional numerical wave pool, and the motion response of the floating box in the deformable wave is calculated. Hydrodynamic response and structural response etc.
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P75;P731.22

【參考文獻】

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1 黃碩;段文洋;游亞戈;姜金輝;王文勝;;液艙晃蕩與船體非線性時域耦合運動計算[J];哈爾濱工程大學學報;2014年09期

2 劉首華;牟林;劉克修;王興;李歡;高佳;;畸形波研究的進展及存在問題[J];地球科學進展;2013年06期

3 林海華;;畸形波模擬及其對近岸構筑物作用綜述[J];中國港灣建設;2013年01期

4 劉利琴;王賓;沈文君;;甲板上浪船舶的橫搖運動[J];振動.測試與診斷;2012年S1期

5 崔成;張寧川;裴玉國;;畸形波生成、演化過程研究——波面時間過程隨位置的變化[J];海洋通報;2011年04期

6 李俊;陳剛;楊建民;;深水畸形波的實驗室物理模擬[J];中國海洋平臺;2009年03期

7 張運秋;胡金鵬;;畸形波生成的一種非線性機理分析[J];華南理工大學學報(自然科學版);2009年06期

8 趙西增;孫昭晨;梁書秀;;高階譜方法建立三維畸形波聚焦模擬模型[J];海洋工程;2009年01期

9 高璞;汪留松;趙西增;;畸形波特性研究[J];中國港灣建設;2007年06期

10 芮光六,董艷秋,張智;畸形波的實驗室模擬[J];中國海洋平臺;2004年03期

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1 余向軍;張永剛;;淺水畸形波成因分析及其數值模擬[A];氣象海洋環(huán)境與船舶航行安全論文集[C];2010年

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1 顧思琪;完全非線性波作用下海洋結構物的載荷與響應[D];江蘇科技大學;2015年

2 趙艷;強非線性波與海洋浮式結構物的相互作用[D];江蘇科技大學;2014年

3 黃國興;畸形波的模擬方法及基本特性研究[D];大連理工大學;2002年

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本文編號：2377531