波浪作用下系泊浮體大振幅運動的完全非線性數(shù)值模擬.pdf

1、碩士學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動運動的完全非線性數(shù)值模擬完全非線性數(shù)值模擬FullyNonlinearNumericalSimulationonAMoedFloatingBodyUndergoingLargeAmplitudeMotioninWaves作者姓名：胡峰學科、專業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造學號：21408024指導教師：孫雷完成日期：2017年5月1日大連理工大學DalianUniversit

2、yofTechnology大連理工大學碩士學位論文I摘要海洋結(jié)構(gòu)物作為人類開發(fā)利用海洋資源長期作業(yè)的依托平臺，在服役過程中往往伴隨著復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動，因此在設(shè)計階段就準確地預報出海洋結(jié)構(gòu)物可能遭受的最大波浪載荷至關(guān)重要。本文采用開敞水域模擬技術(shù)和速度勢分離技術(shù)，基于高階Rankine源邊界元法，在一個開敞圓域內(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。采用簡單的Rank

3、ine源型格林函數(shù)離散流體計算域；通過推導的直接計算法求解柯西主值積分，處理格林導函數(shù)的奇異積分難點；利用空間角幾何關(guān)系直接求解節(jié)點固角系數(shù)值。模型利用Stokes波高階理論解進行入射波浪的模擬，并使用阻尼層布置技術(shù)進行反射波的消除工作。采用完全混合歐拉拉格朗日質(zhì)點追蹤法監(jiān)控流體質(zhì)點，并運用跟隨式網(wǎng)格拓撲技術(shù)重構(gòu)瞬時自由液面網(wǎng)格節(jié)點；運用曲面網(wǎng)格重構(gòu)技術(shù)捕捉并模擬瞬時結(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)物非線性水動力流

4、體載荷。利用開發(fā)的開敞水域完全非線性數(shù)值模擬模型分別對直立圓柱體的繞射問題、漂浮圓柱型結(jié)構(gòu)物的非線性波物響應(yīng)問題、具有復雜曲面的Wigley型船的完全非線性水動力響應(yīng)問題以及系泊系統(tǒng)對JIPSpar平臺的完全非線性響應(yīng)的影響問題等進行了模擬探究。通過將數(shù)值模擬結(jié)果與相應(yīng)物理實驗數(shù)據(jù)及已發(fā)表模擬結(jié)果的對比分析，驗證了所開發(fā)的完全非線性分析模型對瞬時自由液面和瞬時物體濕表面的精確捕捉能力以及模型對完全非線性流體作用力的精確模擬能力。通過系泊