小尺度浮管結(jié)構(gòu)水動力特性研究.pdf

1、小尺度浮管結(jié)構(gòu)為海洋工程中的基本組成單元，廣泛存在于各種海洋工程設(shè)施中，但其在波浪下的水動力特性一直存在較大的爭議。為此，本文對固定桿件的水動力系數(shù)選取和雙浮管結(jié)構(gòu)筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)的運動特性和受力特性做了研究。
　　對于固定桿件，本文主要利用了垂直杠桿原理，設(shè)計新型的試驗裝置，提取了浮管在水流及波浪下的受力曲線，基于Morison方程，分析計算了不同波浪要素下的水動力系數(shù)CD和CM取值以及系數(shù)隨波浪相角的變化規(guī)律。定義分析了新的波高參

2、數(shù)KH，周期參數(shù)KT，對小尺度浮管結(jié)構(gòu)在波浪下的水動力系數(shù)進行了全面的分析。結(jié)果表明，當認為水動力系數(shù)與波浪相角無關(guān)時，波高參數(shù)KH、周期參數(shù)KT、雷諾數(shù)Re均對水動力系數(shù)的取值有較顯著影響：CD、CM整體隨波高KH呈冪指數(shù)衰減；CD、CM整體隨著波周期KT的增大亦呈衰減趨勢；相同波高條件下，CM隨Re數(shù)增大而增大，而CD值相對穩(wěn)定。研究表明，水動力系數(shù)與波浪相角有密切聯(lián)系：CD基本呈“U”字形變化；CM呈現(xiàn)周期性三角函數(shù)的變化規(guī)律，可

3、由波浪的一倍頻和二倍頻三角函數(shù)與常數(shù)項疊加而成。最后本文給出了波浪條件下水動力系數(shù)CD和CM的經(jīng)驗計算公式。
　　對于雙浮管結(jié)構(gòu)的筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)，本文通過模型試驗，利用CCD圖像采集系統(tǒng)和受力采集系統(tǒng)獲得了不同波要素及布設(shè)角度下的運動和動力學響應。研究了波浪參數(shù)、負重等對運動和動力響應的影響。結(jié)果表明，波高的增加使得管筏受力、垂直幅值線性增大，且迎波面增大速率較背波面迅速；周期的增大使得管筏傾角略有減小，大周期的波浪使迎波面和背波面