【摘 要】
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随着海洋资源开发利用的深入,越来越多的海工结构物被广泛布置,然而,恶劣的海上环境对海上浮式结构物以及人员安全造成了巨大威胁,严重影响其正常作业。浮式防波堤作为平台等结构物的掩体在波浪作用下产生上下浮动或者前后摆动,通过波浪的反射和耗散,扰乱水质点运动,最终实现消波减能,保护结构物的安全。然而在防浪消波的过程中,浮式防波堤受到波浪砰击,影响其自身结构安全。本文以我国南海西沙海域为设计海况,基于计算流
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随着海洋资源开发利用的深入,越来越多的海工结构物被广泛布置,然而,恶劣的海上环境对海上浮式结构物以及人员安全造成了巨大威胁,严重影响其正常作业。浮式防波堤作为平台等结构物的掩体在波浪作用下产生上下浮动或者前后摆动,通过波浪的反射和耗散,扰乱水质点运动,最终实现消波减能,保护结构物的安全。然而在防浪消波的过程中,浮式防波堤受到波浪砰击,影响其自身结构安全。本文以我国南海西沙海域为设计海况,基于计算流体力学基础(CFD),对方箱型浮式防波堤砰击现象、运动响应以及消波效果进行了数值计算,在此基础上校核砰击严重区域的局部强度。本文主要研究内容如下:(1)基于数值水槽技术实现对浮式防波堤砰击响应模拟分析,通过现有模型分别对浮体运动响应和波浪砰击进行数值仿真计算并将计算结果与试验结果以及理论结果对比,验证方法的正确性。(2)以典型浮式防波堤为例,研究不同工况下浮式防波堤砰击载荷分布特性,进一步探究波高和周期变化下,砰击载荷变化规律,并对不同锚泊方式下浮式防波堤的砰击载荷进行对比,得出系泊模式对波浪砰击的影响。(3)对浪砰击载荷作用下浮式防波堤水动力性能和消波性能进行了数值计算,分析了入射波高和周期的变化对浮式防波堤运动响应和透射系数的影响,并将不同锚泊方式下浮式防波堤的运动响应和消波效果进行对比。(4)以典型南海海域工况为例,对浮式防波堤砰击载荷作用下局部强度进行分析获得了局部结构应力分布趋势,并基于应力计算结果对强度进行了初步校核。
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