發(fā)布時(shí)間：2024-06-10 18:52

　　隨著對(duì)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(dòng)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(zhǔn)確的預(yù)測(cè)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(qiáng)迫振蕩下,水平圓柱結(jié)構(gòu)上的流體作用力會(huì)受到粘性效應(yīng)的影響。在對(duì)波浪力進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí),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(shì)流理論對(duì)上述這些問題進(jìn)行研究的準(zhǔn)確性難以得到保障。因此,基于粘性流理論對(duì)水平圓柱結(jié)構(gòu)上波浪力問題進(jìn)行研究具有重要意義。基于上述背景,本文應(yīng)用粘性流數(shù)值波浪水槽模型對(duì)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(qiáng)迫振蕩下受力問題開展了數(shù)值計(jì)算研究,揭示了粘性效應(yīng)的機(jī)理,提出了波浪力以及沖擊力的預(yù)測(cè)方法。首先,本文基于OpenFOAM開源平臺(tái),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(duì)流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述,采用Finite Volume Method(FVM)方法進(jìn)行數(shù)值離散,Renormalization-group(RNG)模型進(jìn)行湍流封閉,Volume ofFluid(...

【文章頁(yè)數(shù)】：174 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(tái)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(jì)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(gè)計(jì)算域劃分為連續(xù)的且不重合的有限單元體，離散后的??計(jì)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(gè)計(jì)算域劃分為連續(xù)的且不重合的有限單元體，離散后的??計(jì)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(duì)自由表面形態(tài)的影響，將一個(gè)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(hào)：3991758