浮式载液平台外输/转驳作业中窄缝振荡特性分析

论文摘要

浮式载液平台在外输/转驳作业过程中存在着波浪运动、船体运动、液舱晃荡、系泊系统之间的多重耦合作用,其中两旁靠浮体间水体的强非线性窄缝振荡问题是分析多重耦合作用的关键之一,对其研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文应用流体力学理论、借助现有粘流及势流软件平台,深入分析了浮式平台/运输船旁靠作业窄缝振荡特性。本文主要研究工作和成果如下:（1）借助计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,简称CFD）开源软件OpenFOAM,通过编程计算研究了二维浮体所受横向水动力幅值同窄缝中的粘性耗散、窄缝内液面升高及浮体迎浪侧波浪场之间的关联性,得到了窄缝振荡过程中浮体横向水动力幅值随入射波频率的变化规律。结果表明:粘流计算得到的水动力幅值贴近实际,粘性影响不可忽略;迎浪侧浮体所受水动力取决于迎浪侧波浪力及窄缝内流体振荡的相位差,而背浪侧浮体所受水动力基本取决于窄缝内的流体水动力大小。（2）为快速准确捕捉到浮式平台/运输船旁靠作业系统较为明显的三维窄缝共振现象,采用线性势流软件AQWA对不同入射波频率及浪向下窄缝内液面升高及浮体（浮式平台及运输船）水动力幅值进行了求解,得到了浮体上横向水动力幅值较高的共振工况。结果表明,三维窄缝振荡存在多阶共振模态,其中低频模态（波频范围内）主要表现为沿窄缝长度方向的驻波;运输船所受横向水动力合力在其处于迎浪侧的一阶模态共振工况达到最大。（3）为了准确计算分析浮式平台/运输船旁靠作业系统的窄缝振荡特性,使用粘流软件STAR-CCM+,在运输船处于迎浪侧的一阶模态共振工况附近,重点分析了运输船的横向水动力特性及横向运动特性,发现作用于船体上的水动力具有很强的非线性特征。当运输船作横荡及横摇运动时,由于窄缝内液面振荡的影响,运输船将被推离浮式平台向波浪入射方向运动,且窄缝振荡频率接近船体横摇运动频率的二倍,窄缝振荡与船体二阶横摇谐振之间形成明显的耦合效应。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张灏宇

导师: 朱仁庆

关键词: 旁靠浮体,窄缝振荡,数值模拟,耦合运动分析

来源: 江苏科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,船舶工业

单位: 江苏科技大学

分类号: O35;U661

总页数: 113

文件大小: 5717K

下载量: 36

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标签：旁靠浮体论文;  窄缝振荡论文;  数值模拟论文;  耦合运动分析论文;