發(fā)布時間：2024-06-10 18:52

　　隨著對海洋資源的開發(fā)逐漸向深海海域發(fā)展,深海中工程結(jié)構(gòu)物的水動力特性已成為海洋工程領(lǐng)域的熱門問題。水平圓柱結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于海洋工程中,準確的預(yù)測水平圓柱結(jié)構(gòu)上的波浪力是安全性研究的重要課題。在大幅波浪作用下或強迫振蕩下,水平圓柱結(jié)構(gòu)上的流體作用力會受到粘性效應(yīng)的影響。在對波浪力進行預(yù)測時,還需要考慮波浪的沖擊作用。此外,此類問題還涉及到復(fù)雜的自由面問題。采用傳統(tǒng)的勢流理論對上述這些問題進行研究的準確性難以得到保障。因此,基于粘性流理論對水平圓柱結(jié)構(gòu)上波浪力問題進行研究具有重要意義�；�于上述背景,本文應(yīng)用粘性流數(shù)值波浪水槽模型對淹沒水平圓柱上波浪力、非完全淹沒水平圓柱上波浪力和淹沒水平圓柱強迫振蕩下受力問題開展了數(shù)值計算研究,揭示了粘性效應(yīng)的機理,提出了波浪力以及沖擊力的預(yù)測方法。首先,本文基于OpenFOAM開源平臺,建立了粘性流數(shù)值波浪水槽。數(shù)值模型以Navier-Stokes方程作為基本控制方程對流體運動進行描述,采用Finite Volume Method(FVM)方法進行數(shù)值離散,Renormalization-group(RNG)模型進行湍流封閉,Volume ofFluid(...

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１海洋工程中的水平圓柱結(jié)構(gòu)??

水平圓柱結(jié)構(gòu)是海洋工程結(jié)構(gòu)中經(jīng)常使用的重要結(jié)構(gòu)，如采油平臺導(dǎo)管架中的水平??圓柱體結(jié)構(gòu)、水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)箱中的水平圓柱結(jié)構(gòu)和復(fù)合式防波堤中的水平圓柱柱結(jié)構(gòu)等，??如圖１．１所示。隨著海洋油氣開采、漁業(yè)養(yǎng)殖和港口建設(shè)的發(fā)展，海洋工程結(jié)構(gòu)物在流??體作用下的安全性是工程設(shè)計需要考慮的首要問....

圖２．１空間離散示意圖??

?ＦＶＭ方法的空間離散是將整個計算域劃分為連續(xù)的且不重合的有限單元體，離散后的??計算域示意圖如圖２．１所示。??％、．??．丨?ｍｍＷｍ??＇、、－奴?Ｓｐａｃｅ?ｃｌｏｍａｉｉｉ??：ｐ??圖２．１空間離散示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ....

圖２．２有限體積離散參量定義??Ｆｉ．?２２?Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｉｎ?ｆｉｎｉｔｅ?ｖｏｌｕｍｅ?ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎ??

?ＦＶＭ方法的空間離散是將整個計算域劃分為連續(xù)的且不重合的有限單元體，離散后的??計算域示意圖如圖２．１所示。??％、．??．丨?ｍｍＷｍ??＇、、－奴?Ｓｐａｃｅ?ｃｌｏｍａｉｉｉ??：ｐ??圖２．１空間離散示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ....

圖２．４自由面中修正區(qū)示意圖??Ｆ．２．ｍｅｃａｌｃｏｒｒｅｔｏｎ?ｚｏｎｎｎｅｒ

用在自由面區(qū)域內(nèi)加入修正區(qū)的方法來解決上述問題。為了避免氣相單元和自由面區(qū)域??單元之間較大速度梯度對自由表面形態(tài)的影響，將一個數(shù)值修正區(qū)嵌入自由表面區(qū)域??內(nèi)，其位置貼近氣相區(qū)域，如圖２．４所示。??Ａｉｒ?Ｐｈａｓｅ?（ａ?＝?０）??Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ?Ｚｏｎｅ?（０?＜....

本文編號：3991758