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二维物体附连水及出入水边界元分析
| 论文题名： | 二维物体附连水及出入水边界元分析 |
| 关键词： | 船舶结构物;入水过程;出水过程;附连水质量;流体力学;边界元方法 |
| 摘要： | 结构物入水和出水现象广泛出现于船舶的运行和海洋工程的作业中，如船舶在运行中与水面之间产生砰击即为结构物入水问题，而水下导弹的发射和救生船打捞作业等问题中则涉及结构物的出水问题。本文采用边界元方法对结构物入水和出水过程中附连水质量和流体对结构物的压力进行了计算，主要研究内容如下: 首先，本文详细推导了二维常数边界元和二维线性边界元基本理论并对边界离散方程的建立和求解过程进行了详细的阐述，而后通过均匀来流和圆柱绕流两个典型算例验证了程序的正确性，并对两种边界元方法从理论基础到计算精度进行了比较和分析。 第二，本文对二维剖面的附连水质量进行了计算。首先通过对无限流域内二维剖面垂向附连水质量的计算验证了结果的网格收敛性，而后对自由表面附近无限频率运动剖面的垂向附连水质量进行计算并对计算水箱尺寸对结果的影响进行了分析，最后通过对两个剖面之间三个方向的附连水质量的计算研究了双体间距对附连水质量的干扰效应。 第三，基于von KarmanT砰击力求解思想，结合自由表面的非线性边界条件，本文对楔形剖面砰击力和自由表面变化进行了计算和分析并与已有结果进行比对，计算结果与现有文献结果吻合良好。另外，本文对U形剖面和外漂型剖面砰击力进行了计算，分析了两种剖面砰击载荷随时间演变的不同特点。 最后，本文对结构物出水过程中流体对结构物的作用力和自由液面的变化进行了计算和分析，自由表面同样采用了非线性边界条件。计算结果表明结构物在出水过程中流体作用于结构物上的力除浮力外，还有一垂直向下的拖曳力。本文的研究结果可以为入水和出水问题的进一步研究提供一种数值方法的新选择。 |
| 作者： | 冯松 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 宗智;邹丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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