大型浮体水弹性作用的频域分析

对大型浮体水弹性响应的频域计算方法做了综述和介绍。分别介绍了干模态法、湿模态法和直接计算方法,对于干模态法的五种结构弹性模态函数做了介绍,研究了五种模态函数下计算结果的收敛速度。对于水动力分析方法的计算量和存储量做了分析,介绍了降低计算量和存储量的一些新计算方法,实现了一种柱坐标下的多极子展开高阶边界元方法,积分方程中的固角系数和柯西主值积分均采用直接方法计算,应用该方法计算了波浪与大型弹性浮体的相互作用问题,计算结果与实验值得到很好的吻合。     

两种水面边界条件下的内波解及其比较

将基于两层流假定下的两种水面条件内波解进行了对比.通过对自由水面条件下内波色散方程的研究发现,水深、密度比等因素对其表面波模态的影响很小,并在计算中可以近似按照单层流体的情况来处理,而这些因素对内波模态的影响则较大.通过比较自由水面和刚盖假定两种水面边界条件下内波的色散方程,发现刚盖假定的所得到波数偏小,并且海水水深越小、密度跃层越接近海水表面、流体的密度比越小,则误差越大.     

时域格林函数卷积的新算法

应用三维时域格林函数求解水动力问题需要计算复杂且耗时的卷积积分。该文运用卷积定理,将时域格林函数与速度势的卷积转化为对应傅立叶变换的乘积形式。利用时域格林函数与频域格林函数的傅立叶变换关系,提出了一个卷积计算的递推公式。该方法降低了格林函数的计算难度,卷积的计算量和存储量不随时间增长,对于格林函数计算复杂的有限水深问题和长时间的数值模拟具有优势。文中计算了漂浮半球和Wigley船的波浪力及运动响应,并与现有文献结果进行了对比。     

波浪与弹性板作用的数值模拟

该文采用高阶有限元和边界元联合的方法求解波浪与弹性板的相互作用。其中流场采用边界元法求解,结构弹性响应方程采用基于Mindlin板理论的有限元方法求解,通过模态叠加技术实现了弹性板变形与流场相互作用的解耦。通过对一矩形板的计算,验证了该文方法与他人试验结果和数值模拟结果都吻合良好。利用这一模型进一步分析了波浪与弹性圆形板的作用问题,并对圆形板运动响应的收敛性进行了分析。     

风致干扰效应的数值模拟研究

基于计算流体动力学软件Fluent 6,选用标准k-ε湍流模型模拟了串列方柱和并列方柱的风致干扰效应,给出了各方柱的干扰因子及其随方柱间距变化的规律,并将数值模拟结果与现有的一些研究成果进行了比较,二者吻合较好。在此基础上,进一步对阵列式群柱间的风致干扰效应进行了模拟,计算了不同间距下各方柱上的干扰因子,所得结果可供实际应用时参考。     

自升式平台拖航阻力试验研究

以某自升式平台设计方案为研究对象,进行自升式平台的拖航模型试验.分别对该平台进行了静水拖航阻力试验、不规则波浪作用下的拖航阻力试验和风阻力试验,得出该平台在不同拖航速度下的拖航阻力和纵摇角,为自升式平台在拖航时确定合适的拖带船只提供依据.     

四柱结构在波浪作用下的近场干涉

针对波浪作用下的四柱结构近场干涉问题,应用势流理论对其现象与机理进行了研究.发现近场干涉发生时,柱群内侧流体发生共振运动,波高达到一个较大的峰值,且在波浪的多次反射作用下,最大波浪爬高出现在背浪侧圆柱的内侧,而柱群外侧及其中心处的波高则相对较低.同时,每根圆柱所受到的一阶水平波浪力均出现一个较大的峰值,这是圆柱两侧波高...     

时域有限水深格林函数的多项式展开计算方法

本文研究了时域内有限水深格林函数的数值计算问题，旨在建立一种格林函数的快速算法，可应用于边界元方法的实际计算中。该方法由多维多项式近似代替积分形式的直接数值计算。文中将格林函数值及其导数值与对应的近似多项式计算值进行了比较，当取得合适的截断项时，两者符合较好。     

波浪力计算中高阶边界元的改进方法

针对波浪与结构物作用问题,提出了一个取入射速度势作为辅助势求解简单线性方程组,从而得到主对角元素的新高阶边界元方法(HOBEM).较之Teng和Eatock Taylor的方法,不必引入满足刚性水面和海底条件的无穷级数形式格林函数,避免了数值计算的复杂性.应用本方法对均匀圆柱和截断圆柱进行了计算,其计算时间和Teng和Eatock Tay-lor的方法几乎相同,计算结果较之更为精确,而且有着相同的收敛速度,此方法为计算波浪与结构物作用的计算开辟了一条新的途径.     

淹没垂直圆柱垂荡问题的解析研究

利用匹配特征函数展开法进行了有限水深淹没垂直圆柱垂荡辐射问题的解析解,研究了淹没深度、相对厚度及水深对圆柱水动力系数的影响,结果表明,在大多数频率下,淹没圆柱的附加质量总是大于同样大小的漂浮圆柱,且在高频段近似为漂浮圆柱附加质量的两倍。当淹没深度较大时,圆柱附加质量趋向于常数,辐射阻尼趋向于零。圆柱厚度对水动力系数的影响较为复杂,在不同的频率范围内呈现不同的特征。当水深较浅时,淹没圆柱附加质量随着水深的增加而减小,辐射阻尼受水深的影响则始终不显著。