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三维深水半潜式平台波浪砰击效应的数值分析
| 论文题名： | 三维深水半潜式平台波浪砰击效应的数值分析 |
| 关键词： | 三维深水半潜式平台;波浪砰击荷载;安全性;平板模型 |
| 摘要： | 在陆地资源逐渐被消耗的今天，海洋资源成为人们关注的热点，深海工程相关技术得到飞速的发展。然而，海洋平台的安全性是制约海洋平台发展的关键因素。海洋平台在服役期间受到的波浪砰击荷载对于结构的安全性有着重要的影响。 本文以深海半潜式海洋平台为研究对象，对海洋平台在波浪荷载作用下受到的砰击效应进行分析研究。基于流体力学的基本假设条件，结合波浪理论的基本方程，建立三维数值波浪水槽来模拟波浪环境。在水槽的造波边界入口处设置水体的体积分数、垂向和水平方向的水质点速度，从而生成满足参数要求的入射波浪;在出口边界处阻尼段内的动量方程中添加阻尼项消除水质点的振动，得到长时间工作区域内的稳定波浪场条件。 在稳定的波浪场基础上，假设平台结构物为刚性，建立平板模型作为海洋平台甲板与波浪场相互作用的简化模型，模拟平台甲板底面受到的波浪砰击荷载，并与实验结果进行比较，结果吻合良好。在不同的二阶斯托克斯波的波浪要素条件下，研究不同姿态平板受到的波浪砰击作用。讨论倾角、相对板宽以及相对波高等参数对砰击荷载的影响规律，并通过统计分析拟合得到规则波作用下，不同姿态（倾角α=-6°-+6°）平板模型受到的砰击压力的经验公式。 通过数值求解器得到的半潜式平台模型上的波浪砰击荷载，运用四阶Runge-Kutta法求解刚体的运动方程，基于动网格技术得到半潜式平台模型在波浪砰击作用下的实时运动响应曲线。对比相同的波浪环境下，不同姿态固定的半潜式平台与实时响应的半潜式平台受到的砰击压强，讨论了运动响应对于半潜式平台甲板底面以及立柱的迎浪面上受到砰击压强的影响，为半潜式平台受到的砰击荷载的数值研究提供方法。 |
| 作者： | 赵辉 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 翟钢军 |
| 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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