超大型浮式結構物水彈性響應預報方法的比較研究.pdf

1、超大型浮式結構物（Very Large Floating Structure，簡稱VLFS）是指那些尺度以公里計的浮式結構物，以區(qū)別于目前以百米計的船舶與海洋工程結構物。由于具有自身拼裝移動方便、不受水深限制、對地震敏感度低、對環(huán)境破壞小和經(jīng)濟性好等優(yōu)點，超大型浮式結構物的工程概念逐漸被人們所熟悉，并用來建設海上機場、海上城市、海上發(fā)電廠、海上娛樂設施、海上儲備基地和海上軍事基地等。眾所周知，21世紀人類將全面步入海洋經(jīng)濟時代，因此基于

2、對自然、環(huán)境、經(jīng)濟、工業(yè)以及軍事等方面的發(fā)展要求，國際海洋工程界從八十年代后期掀起了研究超大型浮式結構物的熱潮。 超大型浮式結構物的出現(xiàn)，對現(xiàn)有的分析設計技術和加工建造技術都提出了挑戰(zhàn)，所以要將其應用于工程實際，仍需要解決很多關鍵性的技術問題。其中，超大型浮式結構物在波浪中的水彈性響應就是結構設計過程中所遇到的一個重要技術問題。與一般的海洋工程結構物相比，超大型浮式結構物的水平尺度與高度的比值非常大，是一個極為扁平的柔性結構物，

3、必須要考慮結構與流體之間相互耦合作用。因此，在計算流體載荷時不能忽略彈性變形的影響，這使得基于剛體運動假設的傳統(tǒng)水動力學理論不再適用于超大型浮式結構物水彈性響應的研究，而需要采用六十年代末期發(fā)展起來的水彈性理論加以解決。 在分析超大型浮式結構物水彈性響應的眾多方法中，最嚴密可靠的方法無疑是三維水彈性理論。但是這種方法的復雜性和耗時性使其不太適用于VLFS的初步設計階段。因此，探索計算效率高、能基本 反映超大型浮式結構物

4、水彈性響應規(guī)律的簡化計算方法是目前許多學者努力的方向。 本文作為國家自然科學基金重點資助項目（項目號：50039010）和上海市優(yōu)秀學科帶頭人資助項目（項目號：00XD14015）“超大型浮式結構物的動力特性研究”的一部分，在課題組前期科研工作的基礎上，分析比較了用來預報超大型浮式結構物水彈性響應的多種簡化方法。在這些簡化方法的理論描述中，流體運動的控制方程和邊界條件幾乎是一致的；但在結構動力響應方面，箱式超大型浮式結構物被簡化

5、為薄板模型和彈性地基梁模型。其中，基于薄板模型的簡化方法包括：線性波方法、模態(tài)函數(shù)展開法、特征函數(shù)展開法、平板格林函數(shù)法、改進的平板格林函數(shù)法、直接壓力法和改進的Ohkusu方法；而基于彈性地基梁模型的簡化方法有Tsubogo’s BOEF方法、Sahoo’s BOEF方法和Accurate BOEF 方法。 本文采用部分已有或自行開發(fā)的Fortran程序來計算超大型浮式結構物的水彈性響應，便于分析，所有的Fortran計算程序