基于高階面元的浮體運(yùn)動(dòng)與波浪載荷計(jì)算方法.pdf

1、本文以勢(shì)流理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用基于非均勻有理B樣條(Non-UniformRational B-Spline，簡(jiǎn)稱NURBS)的邊界元法，在頻域內(nèi)，對(duì)船舶和海洋結(jié)構(gòu)物的線性、二階運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和波浪載荷進(jìn)行計(jì)算；在時(shí)域內(nèi)，結(jié)合浮體和系泊纜索的非線性響應(yīng)計(jì)算方法，建立了浮體和系泊系統(tǒng)的耦合分析方法。
　　 首先建立了基于NURBS的邊界元方法。對(duì)NURBS技術(shù)做了多方面的改進(jìn)，并應(yīng)用到復(fù)雜海洋浮體的構(gòu)型和濕表面網(wǎng)格劃分，結(jié)果表明，改進(jìn)的NU

2、RBS技術(shù)，能夠生成高質(zhì)量的浮體外形和濕表面網(wǎng)格，而且效率很高。為應(yīng)用擴(kuò)展的邊界積分方法去除不規(guī)則頻率，在上述網(wǎng)格生成方法基礎(chǔ)上，提出了進(jìn)一步的網(wǎng)格改進(jìn)措施。
　　 基于三維線性勢(shì)流理論，應(yīng)用基于NURBS的邊界元法，在頻域內(nèi)建立了求解浮體線性運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和波浪載荷的理論模型，并采用擴(kuò)展的邊界積分方法消除不規(guī)則頻率現(xiàn)象。對(duì)頻域內(nèi)海洋浮體的一階運(yùn)動(dòng)響應(yīng)、一階波浪力進(jìn)行了計(jì)算，并與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，驗(yàn)證了基于NURBS的邊界元

3、方法是一種計(jì)算精度、計(jì)算效率都較高的新型數(shù)值計(jì)算方法。
　　 對(duì)邊界條件采用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，通過(guò)攝動(dòng)展開(kāi)分離級(jí)數(shù)建立頻域二階邊值問(wèn)題，而且此邊值問(wèn)題的計(jì)算域是不隨時(shí)間變化的。對(duì)二階問(wèn)題中自由面的積分項(xiàng)進(jìn)行量階分析，討論了該項(xiàng)忽略與否對(duì)計(jì)算難度、計(jì)算結(jié)果精度等的影響。將基于NURBS的邊界元方法應(yīng)用到浮體頻域二階運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和波浪載荷的計(jì)算，并用譜分析法計(jì)算海洋浮體的漂移運(yùn)動(dòng)，通過(guò)與文獻(xiàn)中相似計(jì)算的比較可以看出，本文二階問(wèn)題的計(jì)算方法是

4、可靠的。
　　 用三維彈性梁理論將纜索模型化，并采用非線性有限元法對(duì)纜索的運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行求解，得到了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)問(wèn)題中的纜索位移和張力響應(yīng)，與文獻(xiàn)值的對(duì)比表明，本文采用的纜索求解方法是有效的。
　　 在浮體和系泊系統(tǒng)的時(shí)域耦合分析中，研究并提出了一種預(yù)報(bào)浮體和系泊系統(tǒng)非線性運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和纜索張力的分析技術(shù)?？紤]瞬時(shí)物面變化引起的各種非線性因素，在時(shí)域內(nèi)建立浮體的非線性運(yùn)動(dòng)方程并求解。其中，入射波力和靜恢復(fù)力按瞬時(shí)物面條件計(jì)算，輻