浅水中会遇船舶水动力相互作用数值研究 被引量：13

1

作者 张晨曦 邹早建 杨勇 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第1期27-35,共9页

浅水中邻近两船作相对运动产生的非定常水动力相互作用对于船舶的操纵性有重要影响。文章采用动网格技术,通过求解非定常RANS方程,选取RNG k-ε湍流模型,对两船在浅水中会遇的三维非定常粘性流场进行了数值模拟,计算了其水动力相互作用... 浅水中邻近两船作相对运动产生的非定常水动力相互作用对于船舶的操纵性有重要影响。文章采用动网格技术,通过求解非定常RANS方程,选取RNG k-ε湍流模型,对两船在浅水中会遇的三维非定常粘性流场进行了数值模拟,计算了其水动力相互作用;通过将计算结果与试验数据进行对比,验证了文中方法的有效性。在此基础上,分析了船舶在整个会遇过程中的受力特性,指出了会遇过程中船舶容易失控和发生碰撞的阶段,并通过分别对不同的船间横向间距、水深、船速和船长情况下的船-船水动力相互作用进行计算和结果分析,得出了以上四种因素对船间水动力相互作用的影响规律。 展开更多

关键词 船舶会遇 浅水 水动力相互作用 动网格

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坝体-库水动力相互作用的数值求解格式 被引量：5

2

作者 赵兰浩 李同春 牛志伟 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期491-495,共5页

针对目前数值格式求解效率的不足,基于广义Newmark-β法,建立了求解坝体和库水流固耦合动力相互作用问题的2种新的数值求解格式:交错迭代法和直接积分整体求解法.导出了有限元求解公式,讨论了2种数值离散格式的特点,并结合实际工程计算... 针对目前数值格式求解效率的不足,基于广义Newmark-β法,建立了求解坝体和库水流固耦合动力相互作用问题的2种新的数值求解格式:交错迭代法和直接积分整体求解法.导出了有限元求解公式,讨论了2种数值离散格式的特点,并结合实际工程计算比较了2种求解方法的计算效率.结果表明:2种方法均能有效地求解坝体-库水动力相互作用问题;在相同计算条件下,迭代法的计算规模要小,但花费的总机时长;整体求解法的计算效率更具优势. 展开更多

关键词 坝体-库水动力相互作用 数值求解格式 计算效率

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两个垂直圆柱在水波中的水动力相互作用 被引量：3

3

作者 周显初 王冬娇 章梓雄 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1997年第10期867-878,共12页

基于线性势流理论研究了两个垂直圆柱在水波中的水动力相互作用．两个圆柱中的一个固定在底部，另一个铰接在底部且可以在入射波方向以小振幅振动．本文研究了绕射波和辐射波，运用加法定理得到了每个圆柱表面速度势的简单的解析表达式... 基于线性势流理论研究了两个垂直圆柱在水波中的水动力相互作用．两个圆柱中的一个固定在底部，另一个铰接在底部且可以在入射波方向以小振幅振动．本文研究了绕射波和辐射波，运用加法定理得到了每个圆柱表面速度势的简单的解析表达式，用级数形式显式表示了圆柱上的波浪激励力和力矩及振动圆柱的附加质量和辐射阻尼系数．级数的系数由代数方程组的解决定．给出了一些数值例子以说明诸如间距、圆柱的相对大小、入射角等各种参数对一阶力、定常二阶力、附加质量和辐射阻尼系数以及振动圆柱的响应等的影响． 展开更多

关键词 波浪激励力 水波 水动力相互作用 绕射 圆柱

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旁靠系泊油船水动力相互作用分析 被引量：8

4

作者 付强 王宏伟 解德 《船海工程》 2012年第4期16-20,共5页

为了研究多浮体水动力相互作用下的波浪载荷和船体响应,针对旁靠系泊的穿梭油船与FPSO进行模拟计算。其中二阶波浪力采用近场方法求解。计算分析发现,由于屏蔽效应的影响,穿梭油船上的波浪绕射力受水动力相互作用的影响较大,平均二阶波... 为了研究多浮体水动力相互作用下的波浪载荷和船体响应,针对旁靠系泊的穿梭油船与FPSO进行模拟计算。其中二阶波浪力采用近场方法求解。计算分析发现,由于屏蔽效应的影响,穿梭油船上的波浪绕射力受水动力相互作用的影响较大,平均二阶波浪漂移力在波频的高频段受水动力相互作用影响显著,在低频段几乎不受影响,而附加质量和辐射阻尼以及船体响应的RAO受影响则较小。另外,随着穿梭油船与FPSO相对距离的小范围变化,水动力相互作用的影响并没有太大的差别。 展开更多

关键词 穿梭油船 FPSO 旁靠 水动力相互作用 屏蔽效应

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水动力相互作用对MOB动力响应的影响研究

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作者 张波 陈林 +1 位作者 董明海 王化明 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第17期83-89,共7页

MOB是一种采用半潜式下浮体形式的超大型海上浮式结构物。本文结合势流理论和多刚体计算理论建立MOB动力响应分析的数学模型,以7模块MOB为研究对象,采用RMFC模型编制计算程序求解频域下的多浮体运动方程。对比分析不考虑模块间水动力相... MOB是一种采用半潜式下浮体形式的超大型海上浮式结构物。本文结合势流理论和多刚体计算理论建立MOB动力响应分析的数学模型,以7模块MOB为研究对象,采用RMFC模型编制计算程序求解频域下的多浮体运动方程。对比分析不考虑模块间水动力相互影响和考虑模块间水动力相互影响2种计算方法下各个模块的六自由度运动响应和连接器载荷响应幅值,并做短期预报。计算结果表明模块间距离越近,水动力相互作用越大。模块间水动力相互作用对浮体运动和连接器载荷值都具有一定影响。本文的计算结果可以为带有连接器的多浮体水动力计算和多浮体水动力相互作用分析提供参考。 展开更多

关键词 MOB 水动力相互作用 动力响应 连接器载荷

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岸壁对两船间水动力相互作用的影响

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作者 周利兰 余欣怡 +1 位作者 盛欣磊 张能 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期517-527,共11页

针对船船间的水动力干扰问题,本文通过求解RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程模拟了航行船经过停泊船时的船船间水动力相互作用,计算中采用Realizable k-ε湍流模型封闭RANS方程,采用重叠网格技术实现船舶运动时的网格更新。... 针对船船间的水动力干扰问题,本文通过求解RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes)方程模拟了航行船经过停泊船时的船船间水动力相互作用,计算中采用Realizable k-ε湍流模型封闭RANS方程,采用重叠网格技术实现船舶运动时的网格更新。在对数值计算方法的有效性进行验证后,探讨了岸壁形状、船岸间距等对航行船与停泊船的水动力干扰的影响。研究结果表明:岸壁形状对停泊船受到的力和力矩影响较小,岸壁与停泊船之间的水域体积大小对停泊船所受的力和力矩有一定影响,该体积越小,停泊船受到的纵荡力越大、横荡力与艏摇力矩越小。 展开更多

关键词 航行船 停泊船 重叠网格 水动力相互作用 岸壁

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基于高阶面元法的浅水域中船—船水动力相互作用数值预报（英文） 被引量：2

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作者 徐华福 邹早建 刘晓艳 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期1535-1546,共12页

文章开发了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)的三维高阶面元法对浅水域中两船会遇和追越时的船-船水动力相互作用进行预报。该方法采用NURBS精确表达船体曲面,采用配置点法满足离散的边界积分方程,在边界面上的源强分布确定之后采用B样... 文章开发了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)的三维高阶面元法对浅水域中两船会遇和追越时的船-船水动力相互作用进行预报。该方法采用NURBS精确表达船体曲面,采用配置点法满足离散的边界积分方程,在边界面上的源强分布确定之后采用B样条表达物面速度势分布。基于低速假设,忽略了自由面的兴波效应,采用无穷镜像法处理刚性自由面和浅水效应,采用时间步进法在时域内求解速度势。将文中计算结果与基于RANS方程求解的CFD方法和细长体理论方法计算结果比较,验证了该方法的有效性。在此基础上,分别在不同水深、船间横向间距和船速下进行了系列的计算,分析了这些因素对船-船水动力相互作用影响。结果表明,在相同的工况下,船-船会遇时相互作用力比追越时更大,对水深变化更敏感,而对横向间距不如追越时敏感。 展开更多

关键词 会遇 追越 船—船水动力相互作用 NURBS 高阶面元法

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考虑挡板间水动力相互作用影响的矩形TLD水箱阻尼比分析 被引量：3

8

作者 钟文坤 吴玖荣 孙连杨 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2021年第1期71-81,共11页

利用能量耗散原理,推导了底部安装有多块垂直挡板和左右侧壁对称安装有多组水平挡板的矩形TLD水箱在正弦激励荷载下的线性阻尼比估算公式,通过引入速度势函数修正因子考虑了挡板间水动力相互作用的影响,对矩形水箱的阻尼比计算公式进行... 利用能量耗散原理,推导了底部安装有多块垂直挡板和左右侧壁对称安装有多组水平挡板的矩形TLD水箱在正弦激励荷载下的线性阻尼比估算公式,通过引入速度势函数修正因子考虑了挡板间水动力相互作用的影响,对矩形水箱的阻尼比计算公式进行了修正.将考虑挡板间水动力相互作用影响与否得到的矩形水箱阻尼比计算结果与振动台试验结果进行了对比分析,研究结果表明:挡板间距较小时,挡板间的水动力相互作用对水箱的阻尼比影响较明显,不能忽视,而考虑此因素进行修正后得到的阻尼比与试验值较吻合,具有更高的估算精度. 展开更多

关键词 矩形TLD水箱 能量耗散原理 挡板 线性阻尼比 振动台试验 水动力相互作用影响

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考虑水-土-桥梁动力相互作用的大跨桥梁地震反应分析 被引量：5

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作者 谷音 林颖清 黄志杨 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期84-93,共10页

为了研究地震动作用下动水压力对深水桥梁的影响,基于局部动力人工边界、流体边界及流固耦合理论方法建立了水-土-单桩整体模型,通过水平地震作用下的动力时程反应分析,同简化的Morison方程法模拟方式及无水模型进行对比分析,研究考虑... 为了研究地震动作用下动水压力对深水桥梁的影响,基于局部动力人工边界、流体边界及流固耦合理论方法建立了水-土-单桩整体模型,通过水平地震作用下的动力时程反应分析,同简化的Morison方程法模拟方式及无水模型进行对比分析,研究考虑桩土作用前提下工程简化方法和考虑流固耦合的整体方法的差异,以及桩土作用下动水压力对单桩结构动力反应的影响。在此基础上,以某跨海大跨连续刚构桥为背景,首次建立了水-土-桥梁系统的整体动力有限元模型,研究水-土-桥梁系统的地震动力反应,分析了桥梁各构件的内力幅值和分布规律,并与未考虑动水作用下的桥梁结构进行对比,分析了动水压力对深水桥梁的地震反应的影响规律。结果表明,动水作用受地震波频率影响较大,但规律相近,相同外部环境下,由于上部结构和桩土相互作用的不同,动水压力对单桩的影响大于大跨桥梁桩基础的影响。对于大跨桥梁,动水作用对处于水中桩基础的影响较大,水中部分的桩基础内力增幅最大,对水位以上的桥墩影响稍小,考虑动水作用后主梁轴力增加,弯矩减小。 展开更多

关键词 桥梁结构地震反应 动水压力 水-土动力相互作用 流固耦合 粘弹性人工边界单元 流体边界

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具有小间隙的多浮体系统水动力共振现象 被引量：24

10

作者 朱仁传 朱海荣 缪国平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1238-1242,共5页

基于三维频域势流理论,采用数值模拟方法计算了具有小间隙的圆筒形和箱形浮体、并列箱形等多浮体系统的波浪力和水动力相互作用的附加质量和阻尼系数等,分析了间隙对多浮体系统的水动力性能的影响.数值计算结果表明,无论是波浪力还是浮... 基于三维频域势流理论,采用数值模拟方法计算了具有小间隙的圆筒形和箱形浮体、并列箱形等多浮体系统的波浪力和水动力相互作用的附加质量和阻尼系数等,分析了间隙对多浮体系统的水动力性能的影响.数值计算结果表明,无论是波浪力还是浮体间相互作用的水动力系数在某些频率上都存在着强烈的共振现象,共振发生的频率基本出现在波数kL=nπ(n=1,2,…,∞)附近. 展开更多

关键词 多浮体系统 水动力相互作用 间隙 共振

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考虑库水可压缩性的高拱坝动力特性分析 被引量：8

11

作者 赵兰浩 李同春 牛志伟 《水电能源科学》 2008年第3期95-97,共3页

结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案。计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响。考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采... 结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案。计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响。考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采用可压缩库水模型求解高拱坝的动力特性。 展开更多

关键词 坝体-库水动力相互作用 可压缩性 高拱坝 动力特性

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浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究（英文） 被引量：1

12

作者 王宏志 邹早建 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期629-640,共12页

文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动... 文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动力,并由计算得到的水动力求得船体下沉和纵倾。为了验证所采用的数值方法,以一艘通过比利时泽布吕赫Pierre Vandamme船闸的船舶为例,在模型尺度下进行了计算,并将计算结果和佛兰德水利研究所的模型试验基准数据进行了比较。通过分析不同船速、偏心距和水深条件下的数值结果,给出了这些因素对船舶通过船闸时的水动力性能的影响。该文研究结果可为浅水条件下船舶通过船闸时的安全操纵和控制提供一定的指导。 展开更多

关键词 船-船闸水动力相互作用 浅水 粘性流 数值模拟

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水下隧道附属竖井的横向地震响应研究 被引量：10

13

作者 陈向红 陶连金 陈曦 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第13期273-278,共6页

受隧道和围岩的约束影响,水下隧道竖井在地震作用下的内力和变形特征与一般井筒式基础存在明显不同。基于黏弹性人工边界条件,采用通用有限元程序ANSYS建立了一种可以同时考虑土水介质与结构动力相互作用的有限元分析模型。通过对软土... 受隧道和围岩的约束影响,水下隧道竖井在地震作用下的内力和变形特征与一般井筒式基础存在明显不同。基于黏弹性人工边界条件,采用通用有限元程序ANSYS建立了一种可以同时考虑土水介质与结构动力相互作用的有限元分析模型。通过对软土和岩质地基中竖井结构的横向地震响应进行分析。计算结果表明:不同土质条件下的竖井结构内力和变形规律基本一致,但受影响程度存在较大差异,主要反映在与隧道接头位置。上述结论可为进一步研究水下隧道竖井结构振动理论及竖井结构设计提供参考。 展开更多

关键词 隧道竖井 黏弹性人工边界 土水-结构动力相互作用 有限元模型

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水下双层衬砌隧道对平面SV波散射问题的解 被引量：3

14

作者 朱赛男 陈凯江 李伟华 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第2期217-226,共10页

将水层和水下土体分别视为无黏性流体和饱和多孔介质,基于无黏性流体波动理论和Biot饱和多孔介质波动理论,考虑水-饱和土-隧道动力相互作用,借助Hankel函数积分变换法,给出水下双层衬砌隧道对平面SV波散射问题的解.与以往研究中的“大... 将水层和水下土体分别视为无黏性流体和饱和多孔介质,基于无黏性流体波动理论和Biot饱和多孔介质波动理论,考虑水-饱和土-隧道动力相互作用,借助Hankel函数积分变换法,给出水下双层衬砌隧道对平面SV波散射问题的解.与以往研究中的“大圆弧假定”方法相比,Hankel函数积分变换法可以有效地将饱和土中散射波势函数的表达式从柱坐标系直接转换到直角坐标系下,更有利于水下双层衬砌隧道场地边界条件的处理.在解析解的基础上,重点分析内外衬砌刚度比和内外衬砌厚度比对水下双层衬砌隧道地震响应的影响.研究结果表明:(1)内外衬砌刚度比和厚度比的变化对隧道位移和孔压集中系数影响不明显;(2)随着内外衬砌刚度比的增加,内衬砌动应力集中系数明显增加;(3)随着内外衬砌厚度比的增加,内衬砌动应力集中系数减小. 展开更多

关键词 水下双层衬砌隧道 水-饱和土-隧道动力相互作用 散射问题 地震响应 SV波

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多体浮动平台浮式单元配置方式 被引量：4

15

作者 李珂翔 张合 马少杰 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期896-901,共6页

为了研究位置分布复杂的多体浮动平台的水动力相互作用规律,利用三维势流理论和Green函数法,提出了同时考虑浮式单元(浮体)相对方位与浮体间距影响的计算模型。通过建立流场势流问题的定解条件,求解流场总速度势。使用面元法离散网格,... 为了研究位置分布复杂的多体浮动平台的水动力相互作用规律,利用三维势流理论和Green函数法,提出了同时考虑浮式单元(浮体)相对方位与浮体间距影响的计算模型。通过建立流场势流问题的定解条件,求解流场总速度势。使用面元法离散网格,通过数值计算得到了任意浮体所受流场的总作用力。提出了一种简化模型,分析得到了水动力系数受夹角与间距共同作用影响的规律。当浮体间距较小时,夹角对水动力系数影响较大,且存在一个最佳角度;当间距较大时,夹角对水动力系数影响不显著,而间距受波浪的相位关系影响较大。 展开更多

关键词 多体浮动平台 浮式单元 水动力相互作用 三维势流理论 Green函数法

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抑制桨-船连体涡空泡的措施及讨论（英文） 被引量：1

16

作者 薛庆雨 黄红波 +2 位作者 黄树权 武珅 刘亚非 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期1078-1086,共9页

文章介绍在中国船舶科学研究中心大型循环水槽的一集装箱船模型空泡试验中观测到了连体涡空泡(PHVC)。为此,结合三个新设计桨方案和附体(涡流发生器、预旋导轮和伴流补偿导管)开发了四套用于抑制连体涡空泡的措施。其中,三套达到了工程... 文章介绍在中国船舶科学研究中心大型循环水槽的一集装箱船模型空泡试验中观测到了连体涡空泡(PHVC)。为此,结合三个新设计桨方案和附体(涡流发生器、预旋导轮和伴流补偿导管)开发了四套用于抑制连体涡空泡的措施。其中,三套达到了工程应用的要求。基于这些工作以及在实验室积累的模型试验数据的基础上,提出了水动力相互作用强度因子I_H,并建议I_H≤3.2作为连体涡空泡评判的保守准则。当船舶螺旋桨的进流足够好或者控制得足够好时,可以在I_H>3.2时不发生连体涡空泡。 展开更多

关键词 集装箱船 桨-船连体涡空泡(PHVC) 消涡措施 水动力相互作用强度

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