極端波浪作用下海上結(jié)構(gòu)物高頻共振響應(yīng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著港口、海岸工程以及近海油氣開發(fā)工程不斷向深水發(fā)展,深水海域復(fù)雜海洋環(huán)境對海上結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)提出了更高的要求,這些海上結(jié)構(gòu)物有可能承受惡劣海況下極端波浪條件的作用并產(chǎn)生瞬態(tài)高頻共振響應(yīng),從而遭到巨大損失或破壞.目前極端波浪作用下海上結(jié)構(gòu)物高頻共振響應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理尚不明確,因此為了在工程實(shí)際中避免該現(xiàn)象的產(chǎn)生,對其進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究具有重要意義.該文從建立二維數(shù)值波浪水槽出發(fā),對極端波浪的數(shù)值生成、極端波浪作用下小尺度樁柱的受力計(jì)算、極端波

2、浪作用下結(jié)構(gòu)物高頻共振響應(yīng)等進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.建立二維完全非線性數(shù)值波浪水槽,在數(shù)值波浪水槽中利用波浪聚焦方法生成極端波浪,并分析了極端波浪場的特性.結(jié)果顯示,在數(shù)值波浪水槽中生成的極端波浪和實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果吻合很好,而且在該水槽中可以成功地生成實(shí)際海況下可能出現(xiàn)的極端波浪,表明該文建立的數(shù)值波浪水槽不僅可以模擬實(shí)驗(yàn)室小尺度極端波浪,還可以產(chǎn)生任意尺度的極端波浪,這些工作為進(jìn)一步分析極端波浪作用下結(jié)構(gòu)物響應(yīng)

3、奠定了基礎(chǔ).2.用細(xì)長體理論計(jì)算極端波浪作用在小尺度樁柱上的波浪力矩并對其Fourer譜進(jìn)行分析.分析結(jié)果表明,極端波浪作用下的波浪力矩包含高頻成分,是結(jié)構(gòu)物可能產(chǎn)生高頻共振響應(yīng)的原因.3.建立單自由度小尺度樁柱振動模型,在數(shù)值波浪水槽中模擬海上結(jié)構(gòu)物在極端波浪作用下產(chǎn)生的高頻共振響應(yīng),并對該響應(yīng)進(jìn)行了分析.通過對在數(shù)值波浪水槽生成的極端波浪及在極端波浪作用下結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的高頻共振響應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)分析可知:極端波浪具有強(qiáng)非線性和非對稱性,包含