| 波流共同作用下多自由度截头圆柱群的绕射辐射分析 |
| 英文题名 | the Analysis of Hydrodynamic Interactions of Waves and a Small Current around Truncated Cylinders as Cylinders are Free to Surge,Sway,Heave and Roll
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| 黄珊琳
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| 导师 | 曾晓辉
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| 2015
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| 学位授予单位 | 中国科学院研究生院
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位类别 | 硕士
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| 学位专业 | 工程力学
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| 摘要 | 近年来，大型浮式海洋工程结构物的设计与建造发展迅速，例如用于海上油气资源开采的某圆筒型超深水海洋钻探储油平台（“SEVAN DRILLER”）；还有能为深海轮船或潜艇提供能源的波浪发电装置；以及为利用海洋空间而建造的海上机场、人工岛等超大浮体（VLFS）。这些结构物的水下关键结构的形状多为圆柱体或可近似为圆柱体，因而研究圆柱体的水动力问题对于实际海洋结构物的设计和建造有举足轻重的作用，是进行强度校核以及疲劳分析的基础。由于实际的海洋环境是波浪和海流共存，因此，研究波浪、海流和截头圆柱的水动力相互作用有着更加突出的实际意义。本文重点研究波流共同作用下截头单柱和截头柱群的绕射辐射问题，其中，截头柱群又分为整体运动和柱间有相对运动两种情况。 本文以势流理论为基础，采用小参数摄动展开和特征函数展开的解析方法，研究了波浪、海流和圆柱（群）之间的相互作用。在求解波浪速度势的基础上，引入表征流速的小参数，将速度势控制方程和非线性的边界条件逐阶摄动展开，然后求解一阶线性定解问题。 首先，针对截头单柱的波流绕射辐射问题，引入正交试验法编排算例，分析不同参数组合情况下截断项取值对收敛性的影响，确定可以得到收敛结果的截断项的取值。然后用自编程序计算文献中的算例并对比，结果吻合良好，验证了自编程序的正确性。之后讨论圆柱吃水、波浪入射角、流速等参数变化在频域内对水动力特征的影响。之后，分析了波流共同作用下做整体运动的截头柱群的绕射辐射问题，得到了柱群整体做纵荡、横荡、垂荡、横摇和首摇振动时各柱的绕射辐射速度势、振幅和水动力表达式，并安排算例研究了圆柱吃水、波浪入射角、流速和柱间距等参数变化时水动力响应的变化规律。最后，进一步分析了柱间有相对运动的截头柱群的绕射辐射问题，并求得了各柱的纵荡、横荡、垂荡和横摇振幅，然后安排算例考察不同参数变化对水动力特征的影响，并将计算结果与单柱情况和整体运动情况进行了对比，最后分析总结了变化趋势。 通过研究我们发现，考虑纵荡、横荡、垂荡和横摇模态的柱间有相对运动的圆柱群的柱面压强、波流耦合力、振幅等水动力特征受海流影响显著；而且柱间有相对运动的圆柱群与截头单柱和整体运动圆柱群的水动力响应有明显差别。所以在工程设计中考虑海流的影响、柱群的相互干扰作用，并且区分柱群中各柱间有无相对运动是必要的。 |
| 索取号 | 31214
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55116
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| 专题 | 流固耦合系统力学重点实验室
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
黄珊琳. 波流共同作用下多自由度截头圆柱群的绕射辐射分析[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.
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