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波浪作用下多浮体系统的动力响应特性研究
| 论文题名： | 波浪作用下多浮体系统的动力响应特性研究 |
| 关键词： | 多浮体系统;波浪作用;动力响应特性;水弹性力学 |
| 摘要： | 诸如 FPSO油气外输、柱群结构和超大浮体等各类形式的多浮体系统被广泛应用于船舶和海洋工程领域。多浮体系统各模块间由于存在结构和水动力上的耦合作用,其动力学响应明显区别于单浮体系统。 对于尺寸小、模块数少的弱连接多浮体系统,一般可利用多刚体动力学进行求解,其中波浪载荷由势流理论获得。本文首先就两Wigley船组成的并靠系统,对锚泊系统和动力定位系统设计中关心的二阶波浪力问题进行研究。通过对比固定模型和自由模型结果,分析了船体遮蔽效应和辐射现象对二阶波浪力的显著影响。针对两船若干距离时流域压力场分布和二阶波浪力峰值的周期振荡规律,指出两船并靠系统中的近场干涉现象,并给出了近场干涉发生的波浪频率、间距差和频率前移的一般规律。通过统计值对比,证实了Newman近似适用于两船并靠系统。针对弹簧连接的两方箱结构,本文通过调整系统刚度矩阵的方法,发现弹簧的刚度和位置会影响其水动力性能。当弹簧刚度满足特定条件时,上述系统在波频力的作用下会发生系统共振现象。 对于尺寸大、模块数多的强连接多浮体系统,一般可采用水弹性力学进行求解,其中波浪载荷考虑浮体变形影响。本文提出可以用多段梁模型模拟超大浮体的主体结构和弹性连接件,简化超大浮体的水弹性响应计算。探讨了垂向刚体位移、垂向弹性变形和垂向总位移随入射波频率、浪向角和连接件刚度的变化规律,阐明了不同海况下刚体位移和弹性变形的主次关系,并发现了弹性变形幅值达到最大值时对应的波长与浮体长度的定量关系。通过设定不同刚度连接件,发现刚度的变化对垂向位移和横截面弯矩有显著影响。 |
| 作者： | 郭飞 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 付世晓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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