波浪作用下系泊浮體大振幅運(yùn)動(dòng)的完全非線性數(shù)值模擬.pdf

1、碩士學(xué)位論文波浪波浪作用作用下系泊浮體下系泊浮體大振幅大振幅運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的完全非線性數(shù)值模擬完全非線性數(shù)值模擬FullyNonlinearNumericalSimulationonAMoedFloatingBodyUndergoingLargeAmplitudeMotioninWaves作者姓名：胡峰學(xué)科、專業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造學(xué)號(hào)：21408024指導(dǎo)教師：孫雷完成日期：2017年5月1日大連理工大學(xué)DalianUniversit

2、yofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要海洋結(jié)構(gòu)物作為人類開(kāi)發(fā)利用海洋資源長(zhǎng)期作業(yè)的依托平臺(tái)，在服役過(guò)程中往往伴隨著復(fù)雜惡劣的海洋工作環(huán)境條件，極易造成海洋結(jié)構(gòu)物自身的不利荷載和劇烈運(yùn)動(dòng)，因此在設(shè)計(jì)階段就準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出海洋結(jié)構(gòu)物可能遭受的最大波浪載荷至關(guān)重要。本文采用開(kāi)敞水域模擬技術(shù)和速度勢(shì)分離技術(shù)，基于高階Rankine源邊界元法，在一個(gè)開(kāi)敞圓域內(nèi)創(chuàng)建了波浪與海洋建筑物相互作用的完全非線性數(shù)值模擬模型。采用簡(jiǎn)單的Rank

3、ine源型格林函數(shù)離散流體計(jì)算域；通過(guò)推導(dǎo)的直接計(jì)算法求解柯西主值積分，處理格林導(dǎo)函數(shù)的奇異積分難點(diǎn)；利用空間角幾何關(guān)系直接求解節(jié)點(diǎn)固角系數(shù)值。模型利用Stokes波高階理論解進(jìn)行入射波浪的模擬，并使用阻尼層布置技術(shù)進(jìn)行反射波的消除工作。采用完全混合歐拉拉格朗日質(zhì)點(diǎn)追蹤法監(jiān)控流體質(zhì)點(diǎn)，并運(yùn)用跟隨式網(wǎng)格拓?fù)浼夹g(shù)重構(gòu)瞬時(shí)自由液面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)；運(yùn)用曲面網(wǎng)格重構(gòu)技術(shù)捕捉并模擬瞬時(shí)結(jié)構(gòu)物體濕表面網(wǎng)格單元形狀。利用虛擬函數(shù)法間接模擬結(jié)構(gòu)物非線性水動(dòng)力流

4、體載荷。利用開(kāi)發(fā)的開(kāi)敞水域完全非線性數(shù)值模擬模型分別對(duì)直立圓柱體的繞射問(wèn)題、漂浮圓柱型結(jié)構(gòu)物的非線性波物響應(yīng)問(wèn)題、具有復(fù)雜曲面的Wigley型船的完全非線性水動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題以及系泊系統(tǒng)對(duì)JIPSpar平臺(tái)的完全非線性響應(yīng)的影響問(wèn)題等進(jìn)行了模擬探究。通過(guò)將數(shù)值模擬結(jié)果與相應(yīng)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及已發(fā)表模擬結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了所開(kāi)發(fā)的完全非線性分析模型對(duì)瞬時(shí)自由液面和瞬時(shí)物體濕表面的精確捕捉能力以及模型對(duì)完全非線性流體作用力的精確模擬能力。通過(guò)系泊