浮式海洋結構在兩層流中做慢漂運動的數(shù)值研究.pdf

1、系泊浮式海洋結構物在波浪作用下的運動，不僅包括與波浪頻率相同的一階波頻運動，還包括長周期的二階水平面慢漂運動。引發(fā)慢漂運動的二階低頻波浪力相對一階線性波浪力來說較小，同時，由于深水系泊中水平系泊剛度較小，慢漂運動的幅值常常大于線性響應幅值。一旦發(fā)生共振現(xiàn)象，會誘發(fā)相當大的響應，對結構產生破壞性影響。目前對于波浪和浮式海洋結構物相互作用問題的研究都基于海水密度均勻分布的假設，而實際的海洋密度在垂直方向具有層化的特點，浮式海洋結構在這種分層

2、流體中運動時，除了會在自由表面形成表面波，還會在內界面上形成內波，使得結構物相應的受力和運動響應發(fā)生變化。已有的研究表明海洋分層對結構物一階波頻運動的水動力特性影響較小，但是海洋分層對結構物的慢漂運動的影響有待進一步研究。
　　本研究針對解耦后的低頻慢漂運動方程，通過物理模型實驗方法確定結構物在兩層流中發(fā)生低頻慢漂運動時產生的阻力，然后，代入慢漂運動方程，采用時域數(shù)值方法求解低頻慢漂運動響應。通過與單層流計算結果進行對比，分析流體

3、分層效應對結構慢漂運動的影響。首先采用浮式結構物在兩層流中做受迫運動的時域數(shù)學模型，對模型的受迫縱蕩運動進行了數(shù)值計算，將附加質量和輻射阻尼與單層流中的相應情況進行對比。結果表明在波頻范圍內，可以忽略流體分層效應對結構附加質量和輻射阻尼的影響，只需研究流體分層效應對慢漂運動的影響。然后，在解放軍理工大學重力式分層流實驗水槽中進行箱型結構的拖曳實驗，分別得到單層和雙層情況下的拖航阻力。最后，將試驗得到的拖航阻力帶入慢漂運動方程，計算雙色波