基于高階面元的浮體運動與波浪載荷計算方法.pdf

1、本文以勢流理論為基礎，應用基于非均勻有理B樣條(Non-UniformRational B-Spline，簡稱NURBS)的邊界元法，在頻域內，對船舶和海洋結構物的線性、二階運動響應和波浪載荷進行計算；在時域內，結合浮體和系泊纜索的非線性響應計算方法，建立了浮體和系泊系統(tǒng)的耦合分析方法。
　　 首先建立了基于NURBS的邊界元方法。對NURBS技術做了多方面的改進，并應用到復雜海洋浮體的構型和濕表面網格劃分，結果表明，改進的NU

2、RBS技術，能夠生成高質量的浮體外形和濕表面網格，而且效率很高。為應用擴展的邊界積分方法去除不規(guī)則頻率，在上述網格生成方法基礎上，提出了進一步的網格改進措施。
　　 基于三維線性勢流理論，應用基于NURBS的邊界元法，在頻域內建立了求解浮體線性運動響應和波浪載荷的理論模型，并采用擴展的邊界積分方法消除不規(guī)則頻率現(xiàn)象。對頻域內海洋浮體的一階運動響應、一階波浪力進行了計算，并與模型試驗結果進行了對比分析，驗證了基于NURBS的邊界元

3、方法是一種計算精度、計算效率都較高的新型數值計算方法。
　　 對邊界條件采用泰勒級數展開，通過攝動展開分離級數建立頻域二階邊值問題，而且此邊值問題的計算域是不隨時間變化的。對二階問題中自由面的積分項進行量階分析，討論了該項忽略與否對計算難度、計算結果精度等的影響。將基于NURBS的邊界元方法應用到浮體頻域二階運動響應和波浪載荷的計算，并用譜分析法計算海洋浮體的漂移運動，通過與文獻中相似計算的比較可以看出，本文二階問題的計算方法是

4、可靠的。
　　 用三維彈性梁理論將纜索模型化，并采用非線性有限元法對纜索的運動方程進行求解，得到了靜態(tài)和動態(tài)問題中的纜索位移和張力響應，與文獻值的對比表明，本文采用的纜索求解方法是有效的。
　　 在浮體和系泊系統(tǒng)的時域耦合分析中，研究并提出了一種預報浮體和系泊系統(tǒng)非線性運動響應和纜索張力的分析技術。考慮瞬時物面變化引起的各種非線性因素，在時域內建立浮體的非線性運動方程并求解。其中，入射波力和靜恢復力按瞬時物面條件計算，輻