三維深水半潛式平臺(tái)波浪砰擊效應(yīng)的數(shù)值分析.pdf

1、在陸地資源逐漸被消耗的今天，海洋資源成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，深海工程相關(guān)技術(shù)得到飛速的發(fā)展。然而，海洋平臺(tái)的安全性是制約海洋平臺(tái)發(fā)展的關(guān)鍵因素。海洋平臺(tái)在服役期間受到的波浪砰擊荷載對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全性有著重要的影響。
　　本文以深海半潛式海洋平臺(tái)為研究對(duì)象，對(duì)海洋平臺(tái)在波浪荷載作用下受到的砰擊效應(yīng)進(jìn)行分析研究。基于流體力學(xué)的基本假設(shè)條件，結(jié)合波浪理論的基本方程，建立三維數(shù)值波浪水槽來(lái)模擬波浪環(huán)境。在水槽的造波邊界入口處設(shè)置水體的體積分?jǐn)?shù)、

2、垂向和水平方向的水質(zhì)點(diǎn)速度，從而生成滿足參數(shù)要求的入射波浪;在出口邊界處阻尼段內(nèi)的動(dòng)量方程中添加阻尼項(xiàng)消除水質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，得到長(zhǎng)時(shí)間工作區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)定波浪場(chǎng)條件。
　　在穩(wěn)定的波浪場(chǎng)基礎(chǔ)上，假設(shè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)物為剛性，建立平板模型作為海洋平臺(tái)甲板與波浪場(chǎng)相互作用的簡(jiǎn)化模型，模擬平臺(tái)甲板底面受到的波浪砰擊荷載，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果吻合良好。在不同的二階斯托克斯波的波浪要素條件下，研究不同姿態(tài)平板受到的波浪砰擊作用。討論傾角、相對(duì)板寬以及

3、相對(duì)波高等參數(shù)對(duì)砰擊荷載的影響規(guī)律，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析擬合得到規(guī)則波作用下，不同姿態(tài)（傾角α=-6°-+6°）平板模型受到的砰擊壓力的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　通過(guò)數(shù)值求解器得到的半潛式平臺(tái)模型上的波浪砰擊荷載，運(yùn)用四階Runge-Kutta法求解剛體的運(yùn)動(dòng)方程，基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)得到半潛式平臺(tái)模型在波浪砰擊作用下的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)曲線。對(duì)比相同的波浪環(huán)境下，不同姿態(tài)固定的半潛式平臺(tái)與實(shí)時(shí)響應(yīng)的半潛式平臺(tái)受到的砰擊壓強(qiáng)，討論了運(yùn)動(dòng)響應(yīng)對(duì)于半潛式平臺(tái)甲板