近島礁連岸浮式棧橋在波浪中的運動響應研究.pdf

1、連岸浮式棧橋是目前國內(nèi)外海洋工程領域研究的一個熱點問題。對于浮式結構物的運動響應，許多學者已經(jīng)進行了多年的研究，但是考慮島礁海洋和地形環(huán)境，分析近島礁浮式結構物運動響應的研究成果卻很少。當波浪從深遠海傳播到島礁附近時，由于其復雜的地形地貌，波浪將發(fā)生折射、繞射和反射等一系列變化，使浮式棧橋中浮體與浮體之間相互擾動中的作用力更為復雜，因此對連岸浮式棧橋在真實海底下的運動響應研究十分重要。
　　本文對連岸浮式棧橋在真實海底下的運動響應

2、進行研究，應用基于三維勢流理論的AQWA軟件開展浮式棧橋的數(shù)值模擬計算，并與水池試驗結果進行對比分析。論文的具體工作與主要研究成果如下：
　?。?）考慮真實海底地形對于單浮體以及多浮體結構的影響，并建立相關計算模型。
　?。?）介紹了本文研究中所應用的計算原理，包括三維勢流理論、勢流水動力計算分析理論、結構物在規(guī)則波下的運動響應、頻域運動方程以及時域運動方程等。利用格林函數(shù)可以求得浮體所處流場中的速度勢，從而可以進一步計算出

3、該浮體所受的波浪力以及水動力系數(shù)，通過時域分析方法得到結構物的運動方程。同時，推導出多浮體之間的入射、繞射、輻射等相關參數(shù)。
　?。?）基于AQWA軟件的LINE模塊對單浮箱浮式棧橋的水動力性能進行計算，得到頻域下水動力參數(shù)變化規(guī)律；基于AQWA軟件的NAUT模塊對單浮箱浮式棧橋帶纜的運動響應進行計算，并將數(shù)值模擬結果與水池試驗結果進行比較。結果表明：島礁地形對無系泊系統(tǒng)的單體浮式棧橋的水動力參數(shù)都有一定的影響，數(shù)值模擬與試驗結果

4、在入射波浪方向上吻合度較好，而垂向方向上存在一定差異。浮橋在不規(guī)則波中的運動與其固有周期關聯(lián)很大。
　?。?）對多浮箱浮式棧橋的水動力性能進行計算，得到頻域下水動力參數(shù)變化規(guī)律；對多浮箱浮式棧橋帶纜的運動響應進行計算，并將數(shù)值模擬結果與水池試驗結果進行比較。結果表明：由于島礁影響使得各多體間搖蕩而引起的輻射波在各橋節(jié)之間傳遞并不均衡，同時使一階波浪力傳遞函數(shù)出現(xiàn)了顯著的淺水效應，而二階波浪力傳遞函數(shù)受到的影響并不顯著。系泊模式下三

5、浮箱、七浮箱浮式棧橋的數(shù)值計算結果與模型試驗值總體變化趨勢吻合度良好。不規(guī)則波影響下，水深的變淺對浮橋垂蕩運動的影響十分明顯。
　?。?）開展了浮式棧橋單橋節(jié)及多橋節(jié)在深水、島礁淺水中的頻域計算分析，進一步分析了水深因素對單橋節(jié)、多橋節(jié)水動力參數(shù)的影響。計算結果表明：島礁地形下，水深對單浮箱附加質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在縱蕩、橫蕩、垂蕩、橫搖及縱搖5個自由度上，對艏搖方向的影響較??；而水深對多浮箱附加質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在橫蕩、垂蕩、縱搖