半潜式钻井平台波浪散射力与运动响应分析

文章对半潜式钻井平台(Semi-Submersible)在波浪作用下的散射波浪力和运动响应进行了分析研究,研究中采用了基于波浪辐射、绕射理论的三维有限水深格林函数方法.为了保证这种大型复杂海工结构物计算结果的高精度,研究中对于边界积分方程的离散求解采用了考虑几何对称性的高阶边界元算法.通过对计算结果的比较分析,对这种型式的钻井平台的波浪力和运动响应有了一个全面的认识,对结构设计有很好的参考价值.     

三维浮体二阶辐射问题的时域模拟

采用二阶时域理论对任意三维物体的非线性波浪辐射问题进行了研究.对自由表面边界条件和物面边界条件进行Taylor级数展开,采用Stokes摄动展开建立相应的一阶和二阶边值问题,而且此边值问题的计算域不随时间变化.使用基于B-样条的边界元方法计算每一时刻的波浪场,二阶自由表面边界条件在时间上进行数值积分.在自由表面加一个人工阻尼层以避免波浪的反射.对二阶物面边界条件采用数学手段,推导出一个没有二阶空间导数的表达式,以便于计算.本文对强迫正弦垂荡和纵荡运动的截断圆柱进行了计算,讨论了漂浮结构的二阶水动压力影响,计算结果与已有结果十分吻合.     

国内外斜坡堤挡浪墙水平波浪力计算研究

本文通过研究国内外5种斜坡堤挡浪墙水平波浪力计算公式,从波浪要素、墙底高程、肩宽大小、掩护情况、斜坡堤坡度和适用范围6个方面进行对比分析,并辅以设置不同工况进行实例对比计算。结果表明国标公式因采用波浪参数较小使得波浪力计算结果偏小,且其采用固定折减系数考虑墙前掩护结构影响,对挡浪墙结构设计指导性不足;BS6349-7公式和Jensen&Bradbury公式简单,其计算结果的经验性较强;改进的Pedersen公式和Martin公式参数考虑因素较为全面,且Martin公式适用范围较广。本文研究对斜坡堤挡浪墙设计有理论指导意义。     

二阶波浪力数值计算与试验方法研究

目前准确测量波浪中船舶与海洋结构物二阶波浪力是一个难点,本文提出采用半约束法和弹簧系统约束法两种试验方法测量二阶波浪力.首先介绍了半约束法和弹簧系统约束法两种试验方法,然后针对某散货船采用这两种方法开展了二阶平均波浪力试验测量研究,最后将试验结果与理论计算结果进行了对比,并对两种试验方法的优缺点进行了分析.研究结果表明:两种试验方法均能准确测量二阶平均波浪力.     

基于三维时域格林函数高阶面元法的船体运动计算

针对波浪中航行船体的运动问题,基于三维时域自由面格林函数并采用高阶面元离散,编程计算了浮体的运动响应.采用自由面格林函数,只需在船体湿表面布源,减少系数矩阵维度,避开自由面网格划分;同时高阶面元法(HOBEM)在计算速度势空间分布时能够提高精度.本文通过计算Wigley-Ⅲ型船在波浪中有航速前行时的运动,与实验进行对比,发现结果符合较好,证明这种方法的有效性.     

粘性对方尾船波浪力的影响分析

航行船舶绕射问题的准确求解是预报船舶波浪中运动的基础.文章分别采用基于三维移动脉动源的边界元法和基于RANS方程的CFD方法求解了规则波中航行的方尾船模型的波浪力,并通过与试验结果比较验证了方法的可靠性.CFD计算时通过从波浪力中分离出粘性力,研究了粘性对方尾船波浪力的影响.结果表明,基于RANS方程的波浪力计算结果与试验结果和势流理论结果吻合良好,在长波中与试验值更接近.粘性对船模斜浪航行时的横摇力矩有较大影响.     

T型开孔防波堤消波性能研究

作为阻断海浪冲击力、保持水面稳定以及保证船舶安全的水中建筑物,防波堤是沿海港口的一个关键组成部分。基于有限体积法,研究和分析了T型开孔式防波堤消波性能。采用速度边界造波及源项消波技术,建立三维数值波浪水槽,波面求解方式使用VOF方法。同时对三维数值波浪水槽模型进行验证,模拟得到的波面历时曲线与理论值吻合良好。根据数值模型计算结果,得到T型开孔式防波堤对波浪的透射系数及反射系数。并探讨了T型开孔式防波堤的透射系数和反射系数与模型的相对宽度及入射波陡等因素的相互关系。     

港湾内非线性波浪对船剖面作用的时域计算模型(英文)

文中用边界元数值求解复速度势模拟了波浪对船剖面的时域作用力,采用满足运动学和动力学条件的半拉朗格朗日法跟踪流体的自由表面.推导了适用本数值模型的辐射边界条件,此边界条件和海绵层边界条件组成的出口边界条件,可以使波浪很好地被吸收或传播出去.进行了相关物理模型实验,数值计算结果和实验结果的对比表明此模型能精确模拟波浪对船的作用力.     

基于能量分配的特定畸形波序列的数值模拟

文章对一个理论畸形波序列进行了数值模拟并且将数值结果与理论值做了对比.采用速度入口方法以实现波浪模拟.在造波边界处不考虑高阶波浪成分,只输入线性波浪速度.分别采用三种不同分辨率的网格进行数值模拟,以找到足够有效捕捉自由面的网格模型.考虑到快速傅里叶变换不能反映畸形波的时频特征,因而引入小波变换研究畸形波传播过程中的能量变化.最后比较了北海实测畸形波和文中理论畸形波小波变换的差异.     

渤海波浪地理信息系统的建立

随着地理信息系统(GIS)的广泛应用,建立一个具有波浪预报或后报功能的信息系统为工程建设服务,不仅十分必要,而且随着波浪模拟技术的发展变得可能。文中论述了采用第三代波浪模型中的SWAN(SimulatingWAves Nearshore)来模拟渤海波浪场,在获得较长时间波浪模拟结果的基础上,对渤海波浪地理信息系统的建立进行了一些尝试和探索。这些波浪资料对于港口及海洋工程是十分必要的。