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自由双浮体间狭缝水动力共振的强非线性分析
| 论文题名： | 自由双浮体间狭缝水动力共振的强非线性分析 |
| 关键词： | 储油设备;运输船舶;狭缝水动力;自由双浮体模型;共振现象;强非线性;数值模拟 |
| 摘要： | 随着时代的发展，人们越来越关注广阔的海洋中含有的丰富生物资源和矿产资源。采集、运输和加工是利用海洋资源的必要环节，在入射波的影响下，海上浮式生产储存装卸设备（FPSO）与液化天然气船（LNG）之间可能会出现波浪破碎、水花飞溅等强非线性水动力共振现象。当发生共振时，波面抬高急剧增大，对储油设备和运输船舶造成巨大的波浪力。本文旨在研究这种现象，揭示狭缝水动力共振发生的机理，指导实际的工程应用。 本文基于CIP（Cubic interpolation polynomial）方法，利用THINC（Tangent of hyperbola for interface capturing）方法、虚拟粒子法等数值模拟技术，建立了二维不可压缩粘性流数值波浪水池。验证了数值水池的质量守恒特性、消波性能，利用数值水池中波高仪测得的自由液面波形验证了数值水池能模拟产生和传播线性波。在数值水池中设置斜坡，利用Tecplot动画和波高仪所得波高验证数值水池能够模拟强非线性现象。 基于以上自编程技术建立的数值波浪水池对固定双浮体模型进行了计算和模拟，分别单独改变浮体吃水和狭缝宽度，将得到的结果同实验结果、数值模拟结果进行比较，结果表明：在入射波的影响下，固定双浮体模型的狭缝处会出现波浪共振现象，共振频率受到狭缝宽度和浮体吃水的影响，共振发生时狭缝处波面急剧抬高，双浮体受水平方向、垂直方向波浪力也会有剧烈变化。 建立并计算自由运动双浮体模型，改变自由双浮体间狭缝宽度，将得到的结果同固定双浮体模型结果比较，结果表明：在入射波的影响下，自由双浮体模型的狭缝处会出现波浪共振现象，共振频率受到狭缝宽度的影响；共振发生时狭缝处波面急剧抬高，双浮体受水平方向、垂直方向波浪力也会有剧烈变化。自由双浮体模型得到的狭缝处波面抬高和浮体受力最大值小于固定双浮体模型。 |
| 作者： | 张德贺 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 何广华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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