發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 03:07

　　 浮式防波堤作為一種保護(hù)離岸作業(yè)設(shè)備以及島嶼岸灘免受波浪侵蝕的工程結(jié)構(gòu),已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。雖然有很多學(xué)者專注于浮式防波堤的研究,但是面對(duì)長(zhǎng)周期波浪消波效果較差的特點(diǎn),依然未有有效地解決方案。應(yīng)用成熟的商業(yè)化有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬固然有一定的可靠性,卻因有限元方法對(duì)粘性條件下波浪砰擊破碎現(xiàn)象求解精度的不足,導(dǎo)致研究結(jié)果與實(shí)際工程情況存在一定的偏差。針對(duì)目前有關(guān)浮式防波堤研究中存在的上述兩點(diǎn)不足,本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.對(duì)近年來有關(guān)浮式防波堤的國內(nèi)外研究成果進(jìn)行總結(jié),歸納、分析目前的研究重點(diǎn)及不足之處并提出本文的研究?jī)?nèi)容。2.采用基于粘性流理論的光滑粒子流體動(dòng)力(SPH)法作為求解工具建立數(shù)值模型,通過收斂性分析,對(duì)SPH方法中影響求解精度的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化選取,并對(duì)SPH方法中的不足之處進(jìn)行改善,確保程序運(yùn)算的可靠性。通過在數(shù)值波浪水槽尾端添加壓力消波層,有效消除反射波對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的影響。最后與理論值對(duì)比,驗(yàn)證本文采用的SPH數(shù)值波浪水槽精度滿足要求3.針對(duì)SPH程序中錨鏈力的缺失,本文基于錨鏈力集中質(zhì)量法分析方法,結(jié)合SPH法的粒子化特性,提出一種適用于SPH的動(dòng)態(tài)錨鏈力計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)浮式結(jié)構(gòu)物的錨固作用。并通過與試驗(yàn)結(jié)果時(shí)歷曲線圖的對(duì)比,驗(yàn)證本方法的可靠性。4.針對(duì)單道浮式防波堤對(duì)長(zhǎng)周期波浪消波效果不理想的特點(diǎn),提出應(yīng)用雙道浮式防波堤及雙體浮式防波堤進(jìn)行消波的方法,并通過數(shù)值模擬在相同工況條件下對(duì)兩者的透射系數(shù)、橫蕩幅值、垂蕩幅值及橫搖響應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比研究,得到不同的入射波高、波浪周期、浮體間距與防波堤水動(dòng)力性能之間的關(guān)系。通過在不同間距情況下,對(duì)雙道浮式防波堤與雙體浮式防波堤透射系數(shù)及運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值的對(duì)比分析,得到在不同工況下浮體間距與防波堤水動(dòng)力性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明,在長(zhǎng)周期波浪條件下,雙體浮式防波堤對(duì)波浪的阻擋效果更加明顯,其透射系數(shù)更小。這對(duì)應(yīng)用多道浮式防波堤消減長(zhǎng)周期波浪的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U656.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 傳統(tǒng)數(shù)值模擬方法研究進(jìn)展
        1.2.2 多浮體耦合水動(dòng)力分析方法研究進(jìn)展
        1.2.3 試驗(yàn)研究進(jìn)展
        1.2.4 工程實(shí)例研究進(jìn)展
        1.2.5 SPH方法在浮式防波堤方面的應(yīng)用
        1.2.6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀小結(jié)
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 基于SPH的波浪演化數(shù)值模型優(yōu)化
    2.1 引言
    2.2 SPH的基本原理
        2.2.1 積分近似與粒子近似
        2.2.2 光滑函數(shù)
    2.3 SPH流體動(dòng)力學(xué)方程
        2.3.1 連續(xù)性方程的粒子近似法
        2.3.2 動(dòng)量方程的粒子近似法
        2.3.3 能量方程的粒子近似法
    2.4 SPH數(shù)值計(jì)算收斂性分析
        2.4.1 光滑長(zhǎng)度
        2.4.2 粘性計(jì)算
        2.4.3 人工壓縮率與聲速
        2.4.4 粒子的相互作用
        2.4.5 邊界處理
        2.4.6 算法修正
        2.4.7 時(shí)間積分
    2.5 SPH高精度數(shù)值波浪水槽的建立
        2.5.1 推板造波
        2.5.2 黎曼算法
        2.5.3 消波層設(shè)置
        2.5.4 數(shù)值波浪水槽的驗(yàn)證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于集中質(zhì)量法的SPH動(dòng)態(tài)錨鏈力分析方法
    3.1 引言
    3.2 基于集中質(zhì)量法的錨鏈力動(dòng)力分析
        3.2.1 受力分析
        3.2.2 阻尼力的求解
        3.2.3 運(yùn)動(dòng)方程
    3.3 基于SPH的錨鏈與浮體耦合數(shù)值模型
        3.3.1 SPH方法中浮體的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)
        3.3.2 錨鏈節(jié)點(diǎn)力的計(jì)算
        3.3.3 錨鏈節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的求解
        3.3.4 限制條件的設(shè)定
    3.4 數(shù)值模型的驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 雙道浮式防波堤消波機(jī)理及波浪演化規(guī)律研究
    4.1 引言
    4.2 雙道浮式防波堤水動(dòng)力性能數(shù)值模擬
        4.2.1 模型設(shè)計(jì)
        4.2.2 工況選取
    4.3 SPH方法中數(shù)值結(jié)果的測(cè)定
        4.3.1 波浪值的讀取
        4.3.2 數(shù)據(jù)結(jié)果的分析
        4.3.3 浮式結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的測(cè)定
    4.4 雙道浮式防波堤透射系數(shù)分析
        4.4.1 浮式防波堤間距對(duì)透射系數(shù)的影響
        4.4.2 入射波周期對(duì)雙道浮式防波堤透射系數(shù)的影響
    4.5 雙道浮式防波堤運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析
        4.5.1 間距對(duì)雙道浮式防波堤運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響
        4.5.2 入射波周期對(duì)雙道浮式防波堤運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 雙體浮式防波堤消波機(jī)理及波浪演化規(guī)律研究
    5.1 引言
    5.2 雙體浮式防波堤SPH數(shù)值模型
        5.2.1 模型設(shè)計(jì)
        5.2.2 工況選取
    5.3 雙體浮式防波堤透射系數(shù)分析
        5.3.1 間距對(duì)雙體浮式防波堤透射系數(shù)的影響
        5.3.2 入射波周期對(duì)雙體浮式防波堤透射系數(shù)的影響
    5.4 雙體浮式防波堤運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析
        5.4.1 間距對(duì)雙體浮式防波堤運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響
        5.4.2 入射波周期對(duì)雙體浮式防波堤運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

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