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粘性流中水波与浮式结构物相互作用的数值模拟研究
| 论文题名： | 粘性流中水波与浮式结构物相互作用的数值模拟研究 |
| 关键词： | 粘性流;数值波浪水槽;浮式结构物;水动力;数值模拟 |
| 摘要： | 在海岸防护设施与海洋油气资源的开发中，都会涉及到水波与浮式结构物的相互作用问题。对大尺度结构，在小波幅的假定下，基于传统的线性势流理论，对这类问题已经有了比较成熟理论方法。但在很多情况下，水波与浮式结构物的相互作用属于一种非线性问题（如砰击和上浪等），针对这类非线性水动力学问题，采用粘性流数值波浪水槽技术，将是一种更为直接和有效的方法。 在较为系统地回顾和总结了目前国内外研究进展的基础上，本文就粘性流中水波与浮式结构物的相互作用问题，开展了如下几方面的研究工作： 在第二章中，在粘性流体的理论框架下，采用在动量方程中添加附加源项的方法，发展了粘性流数值造波和消波的方法，建立了同时具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽，成功地实现了数值造波、尾端和前端消波，而且效果良好。利用所建立的数值波浪水槽，数值模拟了水波与两个垂直浮式薄板的相互作用问题，成功地模拟了波浪反射、透射和驻波等现象。 在第三章中，在二维数值波浪水槽的基础上，进一步发展了基于动量源的三维粘性流数值造波和消波方法，建立了同时具有造波和消波的三维数值波浪水槽。在此基础上，成功地数值模拟了在三维粘性流数值波浪水槽中水波与单个和双个固定浮式圆柱体的相互作用问题，不仅获得了固定浮式圆柱所受到波浪力的时历信息，而且还获得了固定圆柱的存在引起的波面位移场及其周围流动速度场的变化特性。 在第四章中，利用所建立的三维粘性流数值波浪水槽，研究了水波与纵摇运动浮式圆柱体相互作用的数值模拟问题。采用动网格技术，利用调整浮式圆柱体运动和水波的相位差来近似地实现两者耦合的方法，成功地数值模拟了水波与纵摇运动浮式圆柱体的相互作用现象，获得了纵摇运动圆柱所受到波浪力的时历信息，其周围波动场、流动速度场和圆柱体表面压力场的变化特性。 |
| 作者： | 李凌 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 尤云祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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