甲板上浪的數(shù)值模擬研究.pdf

1、甲板上浪發(fā)生時,甲板上水體會對甲板上結構物產(chǎn)生沖擊破壞,作為一種災害性的環(huán)境載荷,甲板上浪很久以前就已被船舶與海洋工程界所關注。特別是近年來,甲板上浪導致的FPSO(浮式生產(chǎn)儲運系統(tǒng),Floating Production Storage Offloading)的船艏甲板和上層建筑嚴重損壞事故時有發(fā)生,因此甲板上浪問題已成為目前國內(nèi)外研究的熱點問題之一。甲板上浪問題是強非線性問題,數(shù)學上極難求解,物理現(xiàn)象十分復雜,以往理論和數(shù)值研究工作

2、僅是在一定程度上對甲板上浪進行描述,其發(fā)生機理也尚未給出適當解釋,不能直接用于解決實際的工程問題。本文在系統(tǒng)地回顧和總結了甲板上浪問題的發(fā)展歷程和研究進展,充分利用勢流理論方法和CFD技術各自的優(yōu)勢建立了一種能夠準確地再現(xiàn)甲板上浪現(xiàn)象的數(shù)值方法,該方法對上浪機理給以清晰的描述,可以用于分析預報甲板上浪對浮體結構物的破壞作用。本文的主要創(chuàng)新進展集中體現(xiàn)在如下幾個方面:(1)基于Fluent軟件平臺的二次開發(fā),實現(xiàn)了具有較強工程實用性的數(shù)值

3、波浪水池,可以穩(wěn)定地完成長時間的物體在波浪中運動的模擬計算;(2)提出了多層動靜網(wǎng)格匹配方法，避免了復雜網(wǎng)格再生的困難，進而提高了模擬計算的效率和穩(wěn)定性，適用于具有復雜外形的浮體在流場中運動求解問題；（3）將船舶在波浪中運動預報的勢流理論與計算流體動力學理論、技術進行了有機結合，充分利用了兩種理論方法在數(shù)值計算中的優(yōu)勢，在目前計算能力還不足以進行波浪水池全局實時模擬的前提下，實現(xiàn)了波浪中運動船體的甲板上浪數(shù)值模擬，研究表明了該方法的工程