基于预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法的多体水动力分析 被引量：1

1

作者 姜胜超 勾莹 滕斌 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期912-920,共9页

高阶边界元方法在求解波浪对海上建筑物作用问题中具有诸多优势,但由于它所形成的矩阵是一个满阵,计算量和存储量均为未知量的平方量级,很难满足如多体水动力分析等大尺度多未知量问题的计算需要。本文采用预修正快速傅里叶变换高阶边... 高阶边界元方法在求解波浪对海上建筑物作用问题中具有诸多优势,但由于它所形成的矩阵是一个满阵,计算量和存储量均为未知量的平方量级,很难满足如多体水动力分析等大尺度多未知量问题的计算需要。本文采用预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法(pFFT-HOBEM),将计算量和存储量均降低到未知量的线性量级。通过对不同未知量时该方法与传统边界元法的计算量与存储量的对比,以及该方法自身各步骤计算时间的对比,研究了不同pFFT网格方案对计算量和存储量的影响,并提出了基于计算时间最小化原则的pFFT网格优化方法。采用本文方法研究了四柱结构在不同频率波浪作用下的作用力及波面分布,并对近场干涉发生时的物理现象进行了分析和讨论。 展开更多

关键词 高阶边界元 预修正快速傅里叶变换方法 多物体 近场干涉

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应用高阶边界元法求解FPSO型采油平台波浪漂移力的研究(英文) 被引量：1

2

作者 王科 张志强 许旺 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第6期587-595,共9页

波浪平均漂移力是影响FPSO系统系泊、立管安装和卸载的重要外在荷载。文中针对英国北海正投入使用的萨哈林型式FPSO,应用高阶边界单元方法对其二阶水动力特性进行了计算分析,计算中考虑了物体的几何对称性,FPSO系统所受到的纵荡,横荡以... 波浪平均漂移力是影响FPSO系统系泊、立管安装和卸载的重要外在荷载。文中针对英国北海正投入使用的萨哈林型式FPSO,应用高阶边界单元方法对其二阶水动力特性进行了计算分析,计算中考虑了物体的几何对称性,FPSO系统所受到的纵荡,横荡以及首摇方向的波浪平均漂移力采用近场解法在湿表面上直接进行压力积分获得。与常数单元方法相比,该方法具有很高的精度,特别是对于高频波浪能得到可靠的收敛解。研究表明为了使得FPSO系统在恶劣海况下安全使用,FPSO系统必须始终保持迎浪状态工作。 展开更多

关键词 FPSO 波浪平均漂移力 高阶边界元方法 近场解法

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水流对聚焦波特性影响的数值模拟 被引量：6

3

作者 宁德志 卓晓玲 +1 位作者 滕斌 陈兵 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期555-561,共7页

为了研究水流对聚焦波浪特性的影响规律,利用势流理论建立了聚焦波和水流混合作用的完全非线性数值水槽模型,在时域内利用高阶边界元方法进行模拟,并采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面.通过实时模拟造波板运动在均匀水流中产... 为了研究水流对聚焦波浪特性的影响规律,利用势流理论建立了聚焦波和水流混合作用的完全非线性数值水槽模型,在时域内利用高阶边界元方法进行模拟,并采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面.通过实时模拟造波板运动在均匀水流中产生聚焦波浪.通过对比发现,该数学模型可以准确模拟聚焦波浪的传播变形过程,并进一步研究了水流对聚焦波的影响,包括对聚焦波浪峰值、聚焦位置和聚焦时间的影响等. 展开更多

关键词 聚焦波 波流混合作用 高阶边界元方法

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半潜式钻井平台波浪散射力与运动响应分析 被引量：6

4

作者 王科 贺大川 张志强 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期478-487,共10页

文章对半潜式钻井平台(Semi-Submersible)在波浪作用下的散射波浪力和运动响应进行了分析研究,研究中采用了基于波浪辐射、绕射理论的三维有限水深格林函数方法。为了保证这种大型复杂海工结构物计算结果的高精度,研究中对于边界积分方... 文章对半潜式钻井平台(Semi-Submersible)在波浪作用下的散射波浪力和运动响应进行了分析研究,研究中采用了基于波浪辐射、绕射理论的三维有限水深格林函数方法。为了保证这种大型复杂海工结构物计算结果的高精度,研究中对于边界积分方程的离散求解采用了考虑几何对称性的高阶边界元算法。通过对计算结果的比较分析,对这种型式的钻井平台的波浪力和运动响应有了一个全面的认识,对结构设计有很好的参考价值。 展开更多

关键词 半潜式钻井平台 散射波浪力 运动响应 格林函数 高阶边界元方法

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FPSO型采油平台波浪漂移力的分析研究 被引量：10

5

作者 王科 许旺 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1261-1265,共5页

波浪平均漂移力是指由于波浪的一阶运动产生的二阶波浪力.对于系留状态的船型采油平台FPSO系统,不同波向波浪作用下、FPSO系统所受到的纵荡、横荡以及首摇方向的波浪平均漂移力是设计其锚泊系统的重要依据.为了计算FPSO系统一阶波浪辐... 波浪平均漂移力是指由于波浪的一阶运动产生的二阶波浪力.对于系留状态的船型采油平台FPSO系统,不同波向波浪作用下、FPSO系统所受到的纵荡、横荡以及首摇方向的波浪平均漂移力是设计其锚泊系统的重要依据.为了计算FPSO系统一阶波浪辐射和绕射问题,采用高阶边界元方法并考虑FPSO形状的对称性;波浪平均漂移力则运用近场解法在湿表面上直接进行压力积分获得.与常数单元方法相比,该方法具有很高的精度,特别是对于高频波浪能得到可靠的收敛解. 展开更多

关键词 FPSO系统 波浪平均漂移力 高阶边界元方法 近场解法

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FPSO型采油平台波浪力与运动响应分析 被引量：4

6

作者 王科 张志强 许旺 《船舶力学》 EI 北大核心 2009年第5期718-726,共9页

FPSO型采油平台是一种极为重要的深海石油勘探、生产设备。为了保证其在生产和使用中的绝对安全,对其设计和建造所采用的波浪外力荷载和运动响应幅值有很高的要求。本研究采用有限水深格林函数和考虑几何对称性的高阶边界元的方法,对一... FPSO型采油平台是一种极为重要的深海石油勘探、生产设备。为了保证其在生产和使用中的绝对安全,对其设计和建造所采用的波浪外力荷载和运动响应幅值有很高的要求。本研究采用有限水深格林函数和考虑几何对称性的高阶边界元的方法,对一种已投入实际生产的FPSO进行了全方向波浪力和运动响应计算分析。同时通过在边界积分方程中增加辅助内域常数势的方法去除了不规则波浪频率,获得了满意的外荷载设计参数。 展开更多

关键词 FPSO 波浪外力荷戟 运动响应 格林函数 高阶边界元方法 不规则频率

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半潜式采油平台波浪漂移力分析研究 被引量：3

7

作者 王科 贺大川 +1 位作者 施鹏飞 陈彧超 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期406-412,共7页

对于半潜式采油平台而言,波浪漂移力是设计其锚泊系统的重要依据,文章依据波浪辐射和绕射理论,采用高阶边界元方法并考虑了半潜式采油平台几何形状的对称性,应用近场解法得到半潜平台6个方向的波浪漂流力。研究中还采用了在半潜平台直... 对于半潜式采油平台而言,波浪漂移力是设计其锚泊系统的重要依据,文章依据波浪辐射和绕射理论,采用高阶边界元方法并考虑了半潜式采油平台几何形状的对称性,应用近场解法得到半潜平台6个方向的波浪漂流力。研究中还采用了在半潜平台直角边和角点处布置双重和多重节点的方法,该方法极大地提高了波浪漂移力的计算准确性和数值稳定性,特别是在高频波浪区域。 展开更多

关键词 半潜平台 波浪漂移力 高阶边界元方法 近场解法

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均匀流中双色波传播特性的模拟研究 被引量：2

8

作者 宁德志 石进 滕斌 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期402-407,共6页

针对双色波浪与均匀流相互作用问题,采用时域高阶边界元方法建立自由水面满足完全非线性边界条件的数学模型。求解中采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势。通过与已发表试验... 针对双色波浪与均匀流相互作用问题,采用时域高阶边界元方法建立自由水面满足完全非线性边界条件的数学模型。求解中采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势。通过与已发表试验结果对比,验证了本模型的准确性。通过数值计算研究了水流参数对各组成波及衍生的高阶波幅值、波浪和水流间能量交换的影响规律。 展开更多

关键词 双色波 均匀流 高阶边界元方法 时域模拟 谱方法

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波流与不均匀海域上浮式弹性板相互作用的非线性数值模拟 被引量：1

9

作者 程勇 嵇春艳 翟钢军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期112-121,共10页

波流混合作用下浮式弹性板的水弹性响应属于非线性范畴,尤其当波流传递到不均匀海底时,这种非线性行为更为复杂,因而采用完全非线性分析技术是唯一可能获得浮板精确水弹性响应的方法。采用高阶边界元法建立模拟波流与变水深海底上浮板... 波流混合作用下浮式弹性板的水弹性响应属于非线性范畴,尤其当波流传递到不均匀海底时,这种非线性行为更为复杂,因而采用完全非线性分析技术是唯一可能获得浮板精确水弹性响应的方法。采用高阶边界元法建立模拟波流与变水深海底上浮板相互作用的时域完全非线性二维数值水槽;将Euler-Bernoulli-von Karman非线性梁模型加入到流固交界面的动力学边界条件中实现波流与浮板耦合作用,运用4阶Runge-Kutta法并联合混合欧拉-拉格朗日方案对瞬时自由水面和流固交界面进行更新;为获得浮板位移的空间各阶导数,使用一系列模态振型函数来近似当前时刻浮板的垂向位移,并利用Galerkin方法求解各阶模态主坐标。通过与无网格数值已知算法结果进行比较,验证了数值模型的可行性和准确性;进一步研究水流及不均匀海底的存在对浮板非线性水弹性响应产生的影响;最后探讨了不同流速对浮板高阶谐位移的影响规律。 展开更多

关键词 浮式弹性板 高阶边界元方法 时域完全非线性 水弹性响应 波流混合作用 不匀均海底

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半潜式采油平台波动压力分析

10

作者 张志强 王科 +3 位作者 贺大川 施鹏飞 陈彧超 程小明 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1190-1196,共7页

本研究依据波浪辐射和绕射理论,采用高阶边界元方法并考虑了半潜式采油平台几何形状的对称性,得到了特征波向和波浪频率下半潜平台湿表面的流体波动压力分布。研究中首先将半潜平台有限元建模、运动参数计算以及边界元数据输出统一成一... 本研究依据波浪辐射和绕射理论,采用高阶边界元方法并考虑了半潜式采油平台几何形状的对称性,得到了特征波向和波浪频率下半潜平台湿表面的流体波动压力分布。研究中首先将半潜平台有限元建模、运动参数计算以及边界元数据输出统一成一个有机整体,并在半潜平台的复杂直角边和角点处发展了双重和多重节点重置的新方法,该方法极大的提高了波浪压力分析的准确性和高频波浪计算的数值稳定性。 展开更多

关键词 半潜平台 波浪辐射 波浪绕射 波浪压力 高阶边界元方法 双重和多重节点配置

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群遮效应对海上结构物波漂移力的低减作用 被引量：5

11

作者 何广华 张志刚 +1 位作者 张子豪 张世军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1676-1681,共6页

针对波浪作用下海上浮式建筑物的波漂移力问题,考虑在海上建筑物周围合理地布设小型浮体群以降低海上建筑物的波漂移力。本文基于波浪交互理论和高阶边界元方法,建立了分析三维多浮体间群遮效应的数值模型。计算结果表明:通过优化外围... 针对波浪作用下海上浮式建筑物的波漂移力问题,考虑在海上建筑物周围合理地布设小型浮体群以降低海上建筑物的波漂移力。本文基于波浪交互理论和高阶边界元方法,建立了分析三维多浮体间群遮效应的数值模型。计算结果表明:通过优化外围浮体的尺寸可以降低海上建筑物的波漂移力;本数值模型计入了浮体间的波浪相互干涉作用,对群遮效应的预报更加准确和接近工程实际问题。随着入射波频率的不同,发生群遮效应所对应的外围浮体尺寸不同;群遮效应不仅可以降低所需防护海上建筑物的波漂移力,也可以降低整个浮体群的波漂移力。 展开更多

关键词 群遮效应 多浮体 波浪交互理论 高阶边界元方法 波浪干涉 波漂移力

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遗传算法在海上多浮体波漂移力优化中的应用 被引量：1

12

作者 张志刚 何广华 王正科 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期240-246,共7页

针对海上浮式结构物的防护问题,考虑利用实数编码的遗传算法对结构物的尺寸参数和迎浪角进行优化,以降低海上结构物的波漂移力。对于浮式结构物的波漂移力计算,本文基于波浪交互理论和高阶边界元方法建立了三维多浮体水动力数值分析模... 针对海上浮式结构物的防护问题,考虑利用实数编码的遗传算法对结构物的尺寸参数和迎浪角进行优化,以降低海上结构物的波漂移力。对于浮式结构物的波漂移力计算,本文基于波浪交互理论和高阶边界元方法建立了三维多浮体水动力数值分析模型。计算结果表明:利用优化的尺寸参数和迎浪角,不仅可以有效降低整个浮体群的波漂移力,也可以有效减小每个浮体的波漂移力。同时,优化后的浮体周围波面得到了明显改善,从而降低了甲板砰击和上浪发生的可能性。研究发现,浮体波漂移力的减小与其迎浪侧和背浪侧的波高分布密切相关。 展开更多

关键词 遗传算法 多浮体 波漂移力 迎浪角 波浪交互理论 高阶边界元方法 甲板砰击

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漂浮压载状态下自升式平台的运动响应分析 被引量：4

13

作者 王蕾 滕斌 《中国海洋平台》 2023年第3期55-62,共8页

针对传统一阶理论在自升式平台漂浮压载工况下水动力计算精度不足的问题,以某自升式海上石油钻井平台为研究对象,建立平台水动力分析模型,在浅吃水状态下考虑波浪对平台的二阶作用,运用高阶边界元方法对平台的一阶和二阶水动力问题进行... 针对传统一阶理论在自升式平台漂浮压载工况下水动力计算精度不足的问题,以某自升式海上石油钻井平台为研究对象,建立平台水动力分析模型,在浅吃水状态下考虑波浪对平台的二阶作用,运用高阶边界元方法对平台的一阶和二阶水动力问题进行求解。通过数值模拟,给出多种波浪频率入射条件下平台的波浪力和运动响应数值计算结果。结果表明:在漂浮压载状态下,二阶波浪力在水平方向上对波浪力幅值影响较大;从运动响应角度看,无论是水平方向还是竖直方向,二阶波浪作用都不可忽视。 展开更多

关键词 自升式平台 漂浮压载 高阶边界元方法 波浪力 运动响应

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