甲板上浪的數(shù)值模擬研究.pdf

1、甲板上浪發(fā)生時(shí),甲板上水體會(huì)對(duì)甲板上結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生沖擊破壞,作為一種災(zāi)害性的環(huán)境載荷,甲板上浪很久以前就已被船舶與海洋工程界所關(guān)注。特別是近年來,甲板上浪導(dǎo)致的FPSO(浮式生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng),Floating Production Storage Offloading)的船艏甲板和上層建筑嚴(yán)重?fù)p壞事故時(shí)有發(fā)生,因此甲板上浪問題已成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題之一。甲板上浪問題是強(qiáng)非線性問題,數(shù)學(xué)上極難求解,物理現(xiàn)象十分復(fù)雜,以往理論和數(shù)值研究工作

2、僅是在一定程度上對(duì)甲板上浪進(jìn)行描述,其發(fā)生機(jī)理也尚未給出適當(dāng)解釋,不能直接用于解決實(shí)際的工程問題。本文在系統(tǒng)地回顧和總結(jié)了甲板上浪問題的發(fā)展歷程和研究進(jìn)展,充分利用勢(shì)流理論方法和CFD技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)建立了一種能夠準(zhǔn)確地再現(xiàn)甲板上浪現(xiàn)象的數(shù)值方法,該方法對(duì)上浪機(jī)理給以清晰的描述,可以用于分析預(yù)報(bào)甲板上浪對(duì)浮體結(jié)構(gòu)物的破壞作用。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新進(jìn)展集中體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:(1)基于Fluent軟件平臺(tái)的二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)了具有較強(qiáng)工程實(shí)用性的數(shù)值

3、波浪水池,可以穩(wěn)定地完成長時(shí)間的物體在波浪中運(yùn)動(dòng)的模擬計(jì)算;(2)提出了多層動(dòng)靜網(wǎng)格匹配方法，避免了復(fù)雜網(wǎng)格再生的困難，進(jìn)而提高了模擬計(jì)算的效率和穩(wěn)定性，適用于具有復(fù)雜外形的浮體在流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)求解問題；（3）將船舶在波浪中運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的勢(shì)流理論與計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論、技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，充分利用了兩種理論方法在數(shù)值計(jì)算中的優(yōu)勢(shì)，在目前計(jì)算能力還不足以進(jìn)行波浪水池全局實(shí)時(shí)模擬的前提下，實(shí)現(xiàn)了波浪中運(yùn)動(dòng)船體的甲板上浪數(shù)值模擬，研究表明了該方法的工程