一種新型浮式單體組合結(jié)構(gòu)在波浪作用下的動力響應(yīng)研究.pdf

1、浮式結(jié)構(gòu)物與傳統(tǒng)的坐底式結(jié)構(gòu)物相比，具有對地基承載力要求低、施工方便、有利于水質(zhì)交換及海洋空間資源利用等多方面優(yōu)越性，因此受到了海岸和海洋工程界的廣泛關(guān)注。現(xiàn)階段亟需開展波浪作用下浮式結(jié)構(gòu)物的動力響應(yīng)和消波性能等方面的研究，以保證惡劣海況下浮式結(jié)構(gòu)物的安全和其掩護水域的平穩(wěn)。
　　本文在總結(jié)已有的浮式單體組合結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，提出了一種新型浮式單體組合結(jié)構(gòu)形式。新型結(jié)構(gòu)由一系列箱型浮體單元組成，相鄰浮箱間通過頂角處的連接鉸構(gòu)件鉸接

2、，在浮箱底角處設(shè)置橡膠護舷來吸收浮箱間的碰撞能。針對所提出的新型浮式單體組合結(jié)構(gòu)，采用光滑粒子流體動力學(xué)方法(SPH)，建立了模擬非線性波浪與該種浮式單體組合結(jié)構(gòu)相互作用的數(shù)學(xué)模型，并在實驗室波浪水槽中進行了浮式單體組合結(jié)構(gòu)的物理模型試驗，以對所建立的數(shù)學(xué)模型進行驗證。在建立非線性波浪與浮式結(jié)構(gòu)物相互作用的數(shù)學(xué)模型的過程中，遵循了由簡單到復(fù)雜的建模路線，所涉及到的浮式結(jié)構(gòu)物包括三種:自由漂浮結(jié)構(gòu)、系纜浮式結(jié)構(gòu)和浮式單體組合結(jié)構(gòu)。為了提高

3、浮式結(jié)構(gòu)流體力的計算精度，提出了一種修正的固壁邊界粒子密度計算方法，有效解決了SPH模型中固壁附近粒子密度梯度過大而導(dǎo)致的壓力振蕩問題?；谠撍惴ń⒘藬?shù)值波浪水槽，模擬了非線性波浪作用下自由漂浮結(jié)構(gòu)的運動響應(yīng)。結(jié)合輕質(zhì)彈簧模型，進一步建立了模擬非線性波浪與系纜浮式單體結(jié)構(gòu)相互作用的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，提出了浮式單體組合結(jié)構(gòu)上相鄰浮體單元間鉸接力的新型數(shù)學(xué)模型和護舷作用力的數(shù)值計算方法，并建立起了模擬非線性波浪與浮式單體組合結(jié)構(gòu)相互作

4、用的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用所建立并經(jīng)過驗證的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)地研究了所提出的新型浮式單體組合結(jié)構(gòu)的運動響應(yīng)、各部分構(gòu)件受力及水動力特性，并開展了浮箱間距、系纜角度和浮箱數(shù)量的參數(shù)變化比較研究，得到如下主要結(jié)論:浮式單體組合的寬度應(yīng)大于入射波長;通過增加浮箱數(shù)量以增加組合結(jié)構(gòu)寬度，可以在結(jié)構(gòu)的背浪端形成一個相對平穩(wěn)的浮式平臺，以滿足浮式結(jié)構(gòu)的作業(yè)要求;當(dāng)組合結(jié)構(gòu)具有較大寬度時，能夠?qū)ζ浔忱藗?cè)水域起到較好的掩護作用;適當(dāng)減小浮箱間距和增大系纜角度都能