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漂浮式海洋能装置耦合运动软件研究
| 论文题名： | 漂浮式海洋能装置耦合运动软件研究 |
| 关键词： | 海洋平台;系泊系统;船舶设计;计算机技术 |
| 摘要： | 随着海洋能的开发与利用逐渐由近海向深海迈进，漂浮式海洋能装置的应用将更加广泛。海洋能装置载体平台上的载荷形式与传统海洋工程平台有较大的不同，针对漂浮式海洋能装置的耦合运动进行分析并开发形成耦合运动分析软件，对于海洋能装置的设计与分析具有重要意义。 本文首先回顾了哈尔滨工程大学海洋可再生能源研究所针对漂浮式海洋能装置的研究历程，总结了漂浮式海洋能装置耦合运动的研究方法和经验，在此基础上提出了耦合运动软件的研究与设计。在载体平台运动分析中，针对简单形式的海洋能装置载体平台的运动和载荷进行分析，基于势流理论推导了基本方程，研究了载体平台频域水动力系数及波浪载荷，基于发展的程序，给出了载体平台附加质量系数和阻尼系数的计算结果，并与文献进行了对比。载体平台时域运动计算采用间接时域法基本原理，将频域水动力系数转换为时域水动力系数，然后对时域运动方程进行数值求解。基于发展的水动力系数转换程序和时域运动计算程序，研究了简单模型的运动，并将计算结果与AQWA软件的计算结果进行了对比验证。在海洋能装置系缆系统分析中，选择锚链为研究对象，静力分析采用了悬链线方程，动力分析使用全矢量形式重新推导了三维集中质量法的基本原理，生成了锚链静态计算程序和动态计算程序。静态计算程序和动态计算程序都通过实际模型的计算，与并与文献中的数据进行了对比。在海洋能装置耦合运动分析和计算中，使用耦合计算程序针对不同的海洋能平台及其系缆系统进行了耦合运动分析，给出了载体平台的运动响应以及系缆系统受力情况的分析。 本文的核心是耦合运动分析软件设计，阐述了软件设计涉及到的方法和工具，进行了软件的概要设计和详细设计，生成了对用户友好的图形用户界面。软件的数值计算模块采用了C++程序设计语言，使用了Eigen和Boost程序库。软件的图形用户界面采用C＃程序设计语言和WPF生成，具有3D图形显示功能，具有计算数据实时更新功能。软件的计算分析模块和图形用户界面分属不同进程，采用 socket编程进行进程间通信。最后针对不同算例，对软件功能进行了测试。总结了现有软件各个模块的不足，为各个模块的功能拓展与性能优化提出了建议，为软件的进一步发展给出了方向。 |
| 作者： | 席渊 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 张亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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