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穿孔板入水砰击水动力特性数值研究
| 论文题名： | 穿孔板入水砰击水动力特性数值研究 |
| 关键词： | 穿孔板;入水砰击;水动力特性;数值模拟 |
| 摘要： | 近年来随着科技的发展，人们对海洋的认识不断加深，距离陆地更远的海洋资源被陆续发现与开发。相比于浅海，深远海作业需要更高的安全标准以应对复杂且恶劣的海况。其中就包括海洋结构物构在飞溅区域内下降与安装作业。在安装过程中，如果结构入水短时间内砰击载荷大于结构物在空气中的自重，就会出现结构失重现象。这种巨大的冲击力将导致缆索松弛，使结构物处于自由落体状态，最终导致更加猛烈的撞击，甚至会对结构物造成损害。本文旨在对海洋工程中常见的平板与穿孔板类结构物在不同海况下的入水砰击问题进行研究，并对砰击中出现的气垫演化过程与其对砰击载荷的影响进行重点分析，为深远海结构物的设计和海上安装作业标准提供理论依据。 论文首先阐述了二维楔形和平板结构入水理论，以及计算流体力学控制方程、VOF模型以及DFBI模型等理论方法。其次，采用数值模拟方法对平板在静水中的砰击过程进行数值仿真，并将结果与试验结果进行对比来验证数值仿真方法的可靠性。之后，数值模拟了穿孔板入水过程，并对砰击载荷峰值与气垫演化特性进行分析，分析了入水速度（板的初始高度）以及穿孔率等参数对砰击载荷的影响，随后对气体可压缩性在砰击载荷数值仿真过程中的重要性进行说明。此外，文章对结构物砰击过程中出现的负压现象进行了讨论。最后，文章分析了波浪对自由落体入水结构物的砰击载荷与气垫演化产生的影响。 |
| 作者： | 高晟馨 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 李鹏;李明波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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