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基于双峰海浪谱的混合浪数值仿真及应用
| 论文题名： | 基于双峰海浪谱的混合浪数值仿真及应用 |
| 关键词： | 船舶运动;混合浪;双峰海浪谱;模拟分析 |
| 摘要： | 随着全球各地的交流日益增多，海洋贸易日益繁荣，海洋的复杂波浪环境也日益受到人们的关注。海洋的波浪可以分为风浪、涌浪与混合浪，不同的波浪环境对船舶运动的影响也不同。目前已经有很多学者对海洋环境中的不规则波开展了深入研究，但针对混合浪的研究较少，对船舶在混合浪下运动响应的研究也较少。但是混合浪作为风浪与涌浪叠加而成的海浪，研究其具体特性非常重要。因此本文将利用自研CFD求解器HUST-Ship，对各个海况下的混合浪进行模拟分析。 由于混合浪由风浪与涌浪叠加而成，因此其海浪谱往往呈现双峰甚至多峰特征，因此本文将基于一种常见的用于模拟混合浪的Ochi-Hubble六参数双峰海浪谱，对四级上限到八级上限等共七个海况的混合浪进行数值仿真模拟。首先使用自研求解器建立了数值波浪水池，造波方法选用边界速度入口造波，消波方法选用阻尼源项消波与网格稀疏相结合的方法。进行数值仿真前，进行了网格与时间步长的独立性验证，并比较了不同离散方法、离散数量及消波区长度对仿真结果的影响，最终选取频率等分50份的方法对不同海况的理论Ochi-Hubble谱进行离散，消波区长度取为1.5L。模拟完成后，通过时域与频域特性的各项比较，证明了自研求解器的数值造波能力。之后，对舰船在六级上限与八级上限海况下的运动响应进行研究，研究对象选用DTMB5512船模，并与相同能量下使用ITTC谱离散得来的普通不规则波下的船舶耐波性进行对比。 通过数值造波与船舶耐波性数值仿真预报，首先表明了自研求解器仿真得到的结果误差较小；此外，还说明了相同能量下涌强风弱类型的混合浪要比风涌相当的混合浪能量更集中，三一波高也更大，对船舶航行的威胁更大；而相同能量的混合浪由于能量更为集中，因此在部分频率下对船舶垂荡与纵摇运动响应的影响比普通不规则波更大。通过预报与详细的分析比较，对高海况下混合浪的特征有了更多了解。 |
| 作者： | 靳丰富 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张志国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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