阻力的一般概念

1.物体在流体中运动时所受的作用力当船舶或其他物体在流体中运动时,其表面受到流体强大作用。在这种情况下,流体作用于物体表面的力叫做流体动力。物体与流体接触的表面通常叫做浸水表面。     

船舶进港回旋和靠泊所需拖轮总拖力计算方法研究

本文旨在得出船舶进港回旋和靠泊所需拖轮总拖力的国际化通用计算方法。本文分析了拖轮总拖力计算的影响因素,给出了拖轮总拖力的计算公式,通过对船舶操纵各个阶段的分析,得出在船舶靠离泊和调头阶段所受到的横向环境荷载是拖轮总拖力的关键影响因素,并进一步对国内外规范中作用在船舶上的横向风力、水流力和波浪力的计算方法进行了系统对比、分析和总结,对采用不同规范得到的拖轮总拖力结果进行对比分析,得出最具应用价值的拖轮配置方法。     

波浪对潜地弹道导弹出水运动的影响

水下发射潜地弹道导弹时,由于水下环境的复杂性导致导弹的水下弹道要受到多种干扰因素的制约,为分析波浪干扰力对导弹出水运动的影响,针对潜地弹道导弹水下垂直发射方式,运用四元素法建立了潜地弹道导弹出水运动模型,并结合波浪扰动力数学模型在matlab/simulink环境中计算不同海况下导弹所受到的波浪力及导弹的运动姿态.仿真结果表明,波浪在近水面对潜地弹道导弹出水运动的影响不容忽视,波浪对导弹水下弹道及出水姿态的影响,不仅与海况有关,而且还与波浪方向角及初始相位角有关.     

二维驳船结构在规则波作用下的高频共振响应研究

基于势流理论建立二维完全非线性数值波浪水槽模型,利用该模型对二维驳船结构在非线性规则波作用下的高频共振响应进行了研究.采用高阶边界元方法解决边界值问题,应用混合欧拉-拉格朗日方法和四阶龙格库塔法模拟结构物与波浪的相互作用,引入虚拟函数法耦合求解波浪载荷与物体运动.计算了浮动驳船结构在规则波作用下的运动,并将数值结果与实验值进行了对比验证.当入射波浪的3倍频等于物体横摇方向固有频率时,物体横摇运动发生的高频共振现象,并分析了其影响因素.基于完全非线性数值波浪水槽模型探究了高频共振响应现象的发生机理,为今后海洋工程结构物的高频共振响应问题做有益探索.     

船舶在波浪中航行时绕射问题的线性时域解

本文研究了水面船舶(物体)在波浪中航行时的绕射问题,求得了有航速船舶绕射问题线性时域解的理论模型.提出了计算波浪绕射力的公式.对于细长形的船舶.作者给出了计算波浪扰动力的公式,使得在时域中有航速船舶波浪扰动力的计算,可以用辐射势和入射波势来表示,而不须求解绕射势.利用本文所提出的波浪扰动力公式.在求解波浪扰动力时,对于任意多的入射波频率,只要解算积分方程一从而大大节省了计算工作量。本文还证明了在波浪中航行的一般三维物体,如果在自由面条件简化时,假设定常兴波势为有限量价,则在波浪绕射力公式中,不存在水线积分项。从数学上证明了水线积分项在物理上反映了自由面条件中定常兴波势和不定常势之间的耦合效应。在算例中,运用本文导出的波浪扰动力公式对 Wigley 船型进行了波浪扰动力的求解,与试验结果和现有理论方法的数值结果进行了比较,吻合良好.本文还对各种参数的影响进行了讨论,对计算结果所反映的物理现象作了分析。     

三维完全非线性波浪水槽的数值模拟

用有限元求解拉普拉斯方程,采用满足完全非线性自由表面条件的半拉格朗日法追踪流体自由表面,离散单元采用20节点的六面体二次等参数单元,建立了三维完全非线性数值波浪水槽.把数值计算结果与水面初始升高产生箱体内流体运动解析解和二阶斯托克波理论解进行了对比,结果表明该模型是稳定的、守恒的,能精确模拟非线性波浪的产生和传播,为今后研究非线性波浪对船舶等非规则物体的作用提供了参考.     

斜坡型潜导堤波浪力特性的数值研究

为研究各水位期不同波高作用条件下,斜坡型潜堤所受波浪力的特性,基于某潜导堤工程设计与物理模型资料,采用FLUENT软件建立二维波浪数值水槽,用物理模型试验数据验证模型的可靠性,对不同淹没水深和波高下斜坡型潜导堤所受波浪力进行数值计算,分析波浪力与相对波高、相对淹没水深之间的关系,结合其他形式潜堤波浪力的经验计算公式拟合得出该斜坡型潜导堤堤顶面最大波浪力计算公式。结果表明:波浪力大小受相对波高、相对淹没水深的影响较为显著,其影响机理与波浪场流体运动特征相关;相对于波高的变化,波浪力对淹没水深的变化更为敏感,且波浪力在不同的淹没水深区间和不同的作用位置均呈现出不同的变化规律。     

极浅水单点系泊FPSO低频响应分析

对单点系泊FPSO在极浅水中波浪作用下的低频响应进行频域数值计算与模型试验研究,水深16.7m,入射波有义波高4.1m.计算结果与试验结果符合良好.试验中的波浪校验结果显示,在不规则波浪谱中出现明显的低频成分.由此产生了一阶低频波浪力,其能量谱是通常二阶波浪力谱的近百倍,导致FPSO在极浅水中所受低频波浪力大大增加,并引起极大幅度的共振纵荡运动响应.极浅水时,低频纵荡运动响应主要是一阶的,二阶成分几乎可以忽略,而且与深水相比,由于阻尼和二阶波浪力同时增加,二阶响应变化不大.低频浅水长波和一阶低频波浪力及其诱导大幅运动响应会给极浅水FPSO和系泊系统设计带来严重影响,在水动力性能预报时必须仔细予以考虑.     

潜体波浪中近水面不同潜深和航向时运动和波浪力计算

本文对潜水细长体波浪中近水面运动和波浪力的计算，采用STF理论和Frank源分布紧密拟合方法预报波频运动和波浪力响应；采用Newman细长体方法和3－D修正处理计算垂直面低速潜体的二阶平均波浪与与力矩。该方法和计算程序的实用性和可靠性已经被多次模型结果比较，验证所证实。本文以某一国外典型潜艇为例，计算了七种潜深，七种相浪向下艇体的近水面波频运动响应与波浪力响应，给出了几种运动与波浪力参数变化与浪向变化的计算实例，同时还给出采用线性叠加原理得出的波频运动与波浪力时域历程曲线实例。     

二维浮体在聚焦波浪作用下的高频共振响应研究

基于势流理论建立二维完全非线性数值波浪水槽模型,利用该模型对二维驳船结构在非线性聚焦波作用下的高频共振响应(ringing现象)进行了研究.引入高阶边界元方法解决边界值问题,应用混合欧拉-拉格朗日方法和四阶龙格库塔法模拟结构物与波浪的相互作用.引入虚拟函数法耦合求解波浪载荷与物体运动.文中对聚焦波浪的传播特性进行了数值模拟,并将数值结果与试验值进行了对比验证.基于完全非线性数值波浪水槽,研究了聚焦波浪与结构物的相互作用问题,研究结果表明当聚焦波浪主频的三倍频等于或接近物体横摇方向固有频率时,物体在横摇方向将会产生ringing现象,在聚焦波浪经过浮体之后浮体仍会以高频振动的方式持续运动,进一步分析表明导致浮体发生ringing现象的入射波频率范围较大,在海洋结构物设计中应尽量避免入射波浪的三倍频接近浮体的固有频率.     

基于OpenFOAM的弧形防浪墙受力特性的数值模拟研究*

弧形防浪墙具有优良的返浪效果，工程应用较多。本文以弧形防浪墙为例，基于OpenFOAM开源程序，应用雷诺平均Navier-Stokes方程描述流体运动，建立了波浪与结构物作用的二维数值模型。通过试验验证所建立的数值模型，探讨不同形式弧形防浪墙所受波浪压强分布特点的异同、弧形防浪墙圆弧半径对所受波浪力的影响。结果表明：在不同波浪要素条件下，弧形防浪墙迎浪面所受波浪压强随测点高程的增大而减小，同一测点上所受波浪压强随弧形防浪墙圆弧半径的增大而减小。防浪墙迎浪面受到的波浪力随着波高的增大而增大，随波长的增大先增大、再减小、再增大，且在波长最大时波浪力达到最大值。在相同波长下，波浪力随圆弧半径增大而减小。     

海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析——基本理论

将考虑到二阶的流场压力在浮体瞬时湿表面上积分，得到用于非经恶性水弹性理论分析的广义一阶流体作用力和广义二阶流体作用力，广义一阶流体作用力中的波浪激励力，辐射力和恢复力和线性水弹性理论中的广义流体力具有相同的形式，仅比线性水弹性理论多了一项，反映了由刚体的转动引起的对一阶流体恢复力的影响，广义二阶流体力由五部分组成，即：与人射势和反射势有关的广义二阶波浪激励力，与辐射势有关的广义二阶辐射力，由辐射势与入射势及反射势的耦合引起的广义二阶力，由于湿表面的移动引起的一阶流场静态压力对广义二阶流体力的贡献，以及由于瞬时湿表面积的变化引起的广义二阶力，同时推导了不规则波中的广义一阶及二阶流体动力系数的表达形式。建立了在不规则波中航行浮体的线性和非线性水弹性运动方程，给出了求解方法，后续文章中将给出海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析的部分数值计算结果。     

中国南海波浪作用下悬浮隧道运动响应研究

通过采用光滑粒子法求解弱可压流体运动方程，建立波浪-悬浮隧道-系泊系统全耦合时域分析模型，研究波浪对悬浮隧道耦合作用下的动力响应。基于中国南海实测海洋环境数据，对波浪作用下悬浮隧道的整体受力、运动响应及系泊受力进行研究。结果表明：受雷诺数影响，隧道受到的波浪力与波浪强度呈非线性关系；系泊缆与海床夹角越小，隧道的纵摇幅值越小；当角度为45°时，隧道运动性能及系泊缆受力能够达到较好的平衡状态。研究结果能为悬浮隧道选型及系泊系统设计提供参考。     

应用高阶边界元法求解FPSO型采油平台波浪漂移力的研究

波浪平均漂移力是影响FPSO系统系泊、立管安装和卸载的重要外在荷载。文中针对英国北海正投入使用的萨哈林型式FPSO,应用高阶边界单元方法对其二阶水动力特性进行了计算分析,计算中考虑了物体的几何对称性,FPSO系统所受到的纵荡,横荡以及首摇方向的波浪平均漂移力采用近场解法在湿表面上直接进行压力积分获得。与常数单元方法相比,该方法具有很高的精度,特别是对于高频波浪能得到可靠的收敛解。研究表明为了使得FPSO系统在恶劣海况下安全使用,FPSO系统必须始终保持迎浪状态工作。     

二维物体上的二阶波浪力

近年来,作用于固定式或浮式海洋结构物上的非线性波浪力正在引起广泛的注意。本文处理了规则波对固定的二维物体的二阶非线性影响,协调地求得了二阶绕射势,并进而得到了二阶定常波浪力和二阶倍频波浪力。 借助于切片理论,此方法和结果似也可用来预估船舶或某些半潜平台的二阶波浪作用力和二阶运动。     

形式阻力

21.形式阻力产生之原因及其特性形式阻力是流体压力合力的一部分,产生之原因是由于流体流过物体时,受到流体粘性影响所致。倘物体长度甚长,具有甚大雷氏数值运动时,在     

浅水FPSO垂荡和纵摇运动的低频响应

对软刚臂系泊FPSO在浅水不规则波作用下的垂荡和纵摇运动响应进行数值计算与模型试验研究,水深16.7 m.试验中的波浪校验结果显示,在波浪谱中出现明显低频长波成分.计算结果与试验结果均显示,垂荡和纵摇波浪力、运动响应既有传统的波频成分,也出现显著低于波浪频率的低频成分,而且低频响应的能量和幅值甚至会远大于波频响应.垂荡和纵摇运动的低频响应不具有能量集中的共振频率,而是具有较宽的低频能量分布.这种显著低频响应的出现,与浅水中低频长波的存在有关,表明其不仅对系泊FPSO水平面运动性能影响极大,也会显著影响垂荡和纵摇这类垂直面运动的波浪力和运动响应,在理论预报时需要予以重视.     

简析波浪作用下的船舶系缆力

船舶系缆力是确定码头系缆柱、快速脱缆钩规格等级的重要依据。关于波浪对船舶系缆力所产生的影响,在港口工程荷载规范中,没给出相应的计算方法。本文,分析了波浪对系缆船舶的作用机理并讨论了波浪引发船舶运动及不同材质缆绳的伸长率概念。最后,结合工程实例,应用Optimoor软件就波浪作用与船舶系缆力的多种工况条件进行了对比计算。     

潜体近水面波浪力试验研究

本文介绍了潜体模型近不面波浪力测试试验的方法，给出了试验结果。从一阶波浪力（矩）及平均二阶波浪力的测量分析结果与理论计算结果相比较来看，试验结果令人满意，说明本试验及试验分析方法、程序正确、实用，今后水面及近水面物体波浪力测量试验打下了基础。     

波浪中两个浮体水动力相互作用的数值计算

如果两个相距较近的浮体漂浮在波浪中,那么作用在每个浮体上的流体将与仅及单个物体的情况不同。由于相邻物体的遮蔽效应及波浪反射的影响,作用在其中一个物体上的游泳力也会变化。此外,由于上邻物体的辐射波作用,另一个物体也会受到附加的辐射力。本文一维一势流理论计算了两个浮体的水动力相互作用,通过与现有计算和试验结果的比较,说明计算程序是可靠的。文中还给出了两船水面补给时的水动力相互作用计算结果。