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基于Fluent的浮船坞抱桩泊碇外力计算研究
| 论文题名： | 基于Fluent的浮船坞抱桩泊碇外力计算研究 |
| 关键词： | 浮船坞;抱桩泊碇;外力计算;FLUENT软件;波浪模拟;计算流体动力学 |
| 摘要： | 浮船坞是一种工程船舶，可以通过调节压载水做升沉运动，因此可以完成抬船，引渡，船舶下水，上墩，水上合拢等作业。其具有两种泊碇方式:抱桩泊碇和锚泊泊碇。抱桩泊碇相对于锚泊泊碇具有所占水域较小，对周围水域影响较小，浮船坞可以随波浪升沉，平面位置漂移量极小，便于岸上设备运送等优点，在波浪载荷相对较小的水域广泛应用。 抱桩泊碇具有如上优点的同时，也具有移动范围非常有限的缺点。由于浮船坞在抱桩泊碇状态下只能进行升沉运动和小范围的摇荡，根本无法躲避风浪，因此其受到的波浪载荷是很大的。 传统的浮船坞抱桩泊碇外力计算有两种方法，分别是应用经验公式和模型试验。经验公式主要应用邱崚提出的一系列公式和相关规范给出的公式，二者计算结果往往差距巨大，有时甚至不在同一个数量级上，故很难采信。广泛的做法是取二者中较大的结果或者应用模型试验计算浮船坞的外载荷。但模型试验具有成本高、耗时长等缺点。 为解决这一问题，本文采用CFD技术计算浮船坞抱桩泊碇外力。CFD即流体流动的数值模拟。应用计算机技术，将流体所遵循的动力学方程组进行离散求解，并可以在输出计算结果的同时将计算结果按层次分颜色的直观的显示出来。在计算结果可靠的前提下，这种方法与模型试验相比，具有耗时短，节省资源，节省人力等优点。在系统总结国内外波浪力计算方法，综合各种方法的优点的基础上，通过FLUENT对浮船坞抱桩泊碇时，在受到特定海况，坞内无船坞旁不停船的状态进行模拟，探讨浮船坞抱桩泊碇外力计算方法。并通过北海船厂八万吨级浮船坞和南通十五万吨级浮船坞外力计算结果与模型试验值进行比较，验证算法的正确性。 本文基于不可压缩粘性流体，使用二相流方法，运用追踪自由面的VOF方法，进行一阶波浪和二阶stokes波浪模拟。并通过使用FLUENT二次开发功能，对浮船坞抱桩泊碇状态下因风浪流力影响所产生的横荡进行模拟。通过多次设计，反复调试，得到能够较为真实反应浮船坞实际受力情况的算法，以代替浮船坞抱桩泊碇外力的模型试验，从而达到计算的准确性、时效性、经济性。 |
| 作者： | 年继业 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 金朝光;翟性泉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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