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浮式海洋结构在两层流中做慢漂运动的数值研究
| 论文题名： | 浮式海洋结构在两层流中做慢漂运动的数值研究 |
| 关键词： | 海洋平台;浮式结构;慢漂运动;流体力学 |
| 摘要： | 系泊浮式海洋结构物在波浪作用下的运动，不仅包括与波浪频率相同的一阶波频运动，还包括长周期的二阶水平面慢漂运动。引发慢漂运动的二阶低频波浪力相对一阶线性波浪力来说较小，同时，由于深水系泊中水平系泊刚度较小，慢漂运动的幅值常常大于线性响应幅值。一旦发生共振现象，会诱发相当大的响应，对结构产生破坏性影响。目前对于波浪和浮式海洋结构物相互作用问题的研究都基于海水密度均匀分布的假设，而实际的海洋密度在垂直方向具有层化的特点，浮式海洋结构在这种分层流体中运动时，除了会在自由表面形成表面波，还会在内界面上形成内波，使得结构物相应的受力和运动响应发生变化。已有的研究表明海洋分层对结构物一阶波频运动的水动力特性影响较小，但是海洋分层对结构物的慢漂运动的影响有待进一步研究。 本研究针对解耦后的低频慢漂运动方程，通过物理模型实验方法确定结构物在两层流中发生低频慢漂运动时产生的阻力，然后，代入慢漂运动方程，采用时域数值方法求解低频慢漂运动响应。通过与单层流计算结果进行对比，分析流体分层效应对结构慢漂运动的影响。首先采用浮式结构物在两层流中做受迫运动的时域数学模型，对模型的受迫纵荡运动进行了数值计算，将附加质量和辐射阻尼与单层流中的相应情况进行对比。结果表明在波频范围内，可以忽略流体分层效应对结构附加质量和辐射阻尼的影响，只需研究流体分层效应对慢漂运动的影响。然后，在解放军理工大学重力式分层流实验水槽中进行箱型结构的拖曳实验，分别得到单层和双层情况下的拖航阻力。最后，将试验得到的拖航阻力带入慢漂运动方程，计算双色波作用下系泊箱型结构的慢漂运动，分析分层效应对慢漂运动的影响。 |
| 作者： | 徐文彪 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 勾莹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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