波浪作用下弱惯性塑料颗粒的运动特征

1

作者 舒颖 冯曦 +5 位作者 白洋 李慧超 倪兴也 柳其岩 王勇铭 陈君 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期135-142,共8页

为了解弱惯性塑料颗粒的近岸运动特征,通过物理波浪水槽试验对比观察了漂浮态与沉底态中等尺寸球状塑料颗粒在有限水深规则波作用下的运动特征和不同波况及边界条件下的动态响应,并基于运动量谱推求了沉底塑料颗粒在随机运动过程中产生... 为了解弱惯性塑料颗粒的近岸运动特征,通过物理波浪水槽试验对比观察了漂浮态与沉底态中等尺寸球状塑料颗粒在有限水深规则波作用下的运动特征和不同波况及边界条件下的动态响应,并基于运动量谱推求了沉底塑料颗粒在随机运动过程中产生的最大可能水平位移。结果表明:漂浮塑料颗粒的运动规律基本符合二阶Lagrangian漂移理论;沉底塑料颗粒的运动轨迹多呈现不规则性,随机高频扰动占自身运动振幅的20%;最大可能位移随着入射波波周期的增大呈现先增大后收敛的趋势。 展开更多

关键词 弱惯性塑料颗粒 波浪水槽试验 二阶Lagrangian漂移理论 小波变换

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浮式风力机若干特征动力学问题综述 被引量：3

2

作者 程友良 曹淑刚 万声权 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第1期165-186,共22页

总结浮式风力机类型及其对应的特征动力学问题,针对浮式风力机气动荷载、水动荷载的计算方法以及结构动力学、控制动力学典型问题进行论述。讨论了气动—水动—结构—伺服耦合分析的难点,重点分析了二阶波浪力、畸形波等非线性波浪荷载... 总结浮式风力机类型及其对应的特征动力学问题,针对浮式风力机气动荷载、水动荷载的计算方法以及结构动力学、控制动力学典型问题进行论述。讨论了气动—水动—结构—伺服耦合分析的难点,重点分析了二阶波浪力、畸形波等非线性波浪荷载、流荷载及涡激运动对浮式风力机特征动力响应的影响。阐述了浮式风力机动力学研究的试验方法、数值仿真方法、样机测试方法,并对模型试验技术的相似理论、气动模型的实现和难点以及数值仿真的频域方法、时域方法和分析工具进行了归纳对比。研究表明:浮式风力机多场、多体耦合动力分析机理及相关技术仍不成熟,气动荷载、高阶非线性波浪荷载耦合模型的建立是动力学问题研究的重点,数值仿真及模型试验是浮式风力机动力响应研究的主要方法,样机测试技术的积累将促进设计标准的完善及浮式风电的产业化发展。 展开更多

关键词 浮式风力机 耦合模型 非线性荷载 气动荷载 水动荷载 二阶波浪力 畸形波

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有限水深波浪作用下弱惯性塑料块体漂移规律

3

作者 冯曦 柳其岩 +2 位作者 徐青云 倪兴也 冯卫兵 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-12,共12页

塑料漂浮垃圾对海洋环境影响巨大,在近岸的传播过程主要受波浪作用。针对塑料漂浮垃圾在近岸的运动特征,以往研究尚不深入。本文采用物理模型实验,对塑料漂浮物在有限水深波浪作用下的漂移规律开展研究,探讨了弱惯性塑料块体水平漂移速... 塑料漂浮垃圾对海洋环境影响巨大,在近岸的传播过程主要受波浪作用。针对塑料漂浮垃圾在近岸的运动特征,以往研究尚不深入。本文采用物理模型实验,对塑料漂浮物在有限水深波浪作用下的漂移规律开展研究,探讨了弱惯性塑料块体水平漂移速度与漂浮物性状以及波陡之间的关系。实验结果表明,塑料块体的漂移量受斯托克斯漂移与欧拉回流的共同影响,与二阶拉格朗日漂移理论吻合良好。在漂浮物尺寸远小于波长的情况下,漂浮物尺寸以及密度的改变对漂移没有显著的影响;漂浮物的漂移量与波陡的平方成正比,根据本文的实验及以往公开发表的实验数据,修正了经验公式,为塑料漂浮物在近岸的传播与预测提供了有益借鉴。 展开更多

关键词 塑料漂浮垃圾 有限水深波 二阶斯托克斯波 拉格朗日漂移

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潜体近水面波浪力计算的数值方法 被引量：10

4

作者 孙伯起 缪泉明 +1 位作者 冯学知 江浩 《船舶力学》 EI 1997年第1期21-26,共6页

潜体近水面航行时将受到波浪力的作用．其中二阶垂向平均力和二阶纵摇平均力矩有可能使潜体浮出水面，因此正确估算作用在潜体上的二阶平均波浪力．对近水面航行的潜体十分重要。本文利用波浪上任意低航速三维物体波浪力的计算方法来计... 潜体近水面航行时将受到波浪力的作用．其中二阶垂向平均力和二阶纵摇平均力矩有可能使潜体浮出水面，因此正确估算作用在潜体上的二阶平均波浪力．对近水面航行的潜体十分重要。本文利用波浪上任意低航速三维物体波浪力的计算方法来计算近水面潜体的波浪力并与国际上椭球计算结果、试验结果相比比较吻合，说明了本方法的实用性。 展开更多

关键词 近水面 潜体 波浪力 潜艇 数值计算 计算方法

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四柱结构在波浪作用下的近场干涉 被引量：11

5

作者 姜胜超 吕林 +1 位作者 滕斌 勾莹 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期546-554,共9页

针对波浪作用下的四柱结构近场干涉问题,应用势流理论对其现象与机理进行了研究.发现近场干涉发生时,柱群内侧流体发生共振运动,波高达到一个较大的峰值,且在波浪的多次反射作用下,最大波浪爬高出现在背浪侧圆柱的内侧,而柱群外侧及其... 针对波浪作用下的四柱结构近场干涉问题,应用势流理论对其现象与机理进行了研究.发现近场干涉发生时,柱群内侧流体发生共振运动,波高达到一个较大的峰值,且在波浪的多次反射作用下,最大波浪爬高出现在背浪侧圆柱的内侧,而柱群外侧及其中心处的波高则相对较低.同时,每根圆柱所受到的一阶水平波浪力均出现一个较大的峰值,这是圆柱两侧波高分布及相位关系共同作用的结果.二阶漂移力峰值主要与圆柱内外两侧波高有关,且当近场干涉发生时,圆柱的漂移力总是由群柱内侧指向外侧,使圆柱产生背离运动的趋势. 展开更多

关键词 近场干涉 四柱结构 边界元 波浪力 二阶漂移力

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海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析—基本理论 被引量：8

6

作者 陈徐均 吴有生 +1 位作者 崔维成 沈庆 《船舶力学》 EI 2002年第4期33-44,共12页

将考虑到二阶的流场压力在浮体瞬时湿表面上积分 ,得到用于非线性水弹性理论分析的广义一阶流体作用力和广义二阶流体作用力。广义一阶流体作用力中的波浪激励力、辐射力和恢复力与线性水弹性理论中的广义流体力具有相同的形式 ,仅比线... 将考虑到二阶的流场压力在浮体瞬时湿表面上积分 ,得到用于非线性水弹性理论分析的广义一阶流体作用力和广义二阶流体作用力。广义一阶流体作用力中的波浪激励力、辐射力和恢复力与线性水弹性理论中的广义流体力具有相同的形式 ,仅比线性水弹性理论多了一项 ,反映了由刚体的转动引起的对一阶流体恢复力的影响。广义二阶流体力由五部分组成 ,即 :与入射势和反射势有关的广义二阶波浪激励力、与辐射势有关的广义二阶辐射力、由辐射势与入射势及反射势的耦合引起的广义二阶力、由于湿表面的移动引起的一阶流场静态压力对广义二阶流体力的贡献、以及由于瞬时湿表面积的变化引起的广义二阶力。同时推导了不规则波中的广义一阶及二阶流体动力系数的表达形式。建立了在不规则波中航行浮体的线性和非线性水弹性运动方程 ,给出了求解方法。 展开更多

关键词 海洋浮体 二阶非线性水弹性力学分析 数值计算 二阶波浪力

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基于泰勒展开边界元法的深水浮体二阶平均漂移力计算 被引量：14

7

作者 段文洋 陈纪康 赵彬彬 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期302-306,共5页

为了消除传统低阶面元法计算非光滑边界单元处的切向诱导速度精度低的缺点,提出了一阶泰勒展开边界元方法。对边界积分方程中偶极强度在单元内进行泰勒展开,保留一阶导数项,并对边界场点求2个正交方向的切向导数来封闭方程组,从而可同... 为了消除传统低阶面元法计算非光滑边界单元处的切向诱导速度精度低的缺点,提出了一阶泰勒展开边界元方法。对边界积分方程中偶极强度在单元内进行泰勒展开,保留一阶导数项,并对边界场点求2个正交方向的切向导数来封闭方程组,从而可同时求解单元中的速度势及其切向速度。数值计算表明,该方法可提高浮体边界拐角处切向速度和水线处波面爬高的计算精度,进而保证浮体二阶平均波浪漂移力的计算精度和收敛性。 展开更多

关键词 二阶波浪力 泰勒展开 边界元方法 深水浮体 柯钦函数 近场公式 远场公式

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基于泰勒展开边界元法的近水面潜艇垂向二阶波浪力(矩)计算 被引量：8

8

作者 段文洋 王隶加 +1 位作者 陈纪康 赵彬彬 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期8-12,共5页

针对潜艇在近水面航行难以定深控制问题,利用一阶泰勒展开边界元方法求解切向诱导速度精度高的优势对其垂向二阶波浪力(矩)研究。该方法对边界积分方程中的偶极强度进行泰勒展开并保留至一阶导数项,同时在格林第三公式中关于场点沿边界... 针对潜艇在近水面航行难以定深控制问题,利用一阶泰勒展开边界元方法求解切向诱导速度精度高的优势对其垂向二阶波浪力(矩)研究。该方法对边界积分方程中的偶极强度进行泰勒展开并保留至一阶导数项,同时在格林第三公式中关于场点沿边界取切向导数封闭方程组,直接求解出速度势及其沿物面的切向速度。计算迎浪状态下椭球体的垂向二阶波浪力(矩),与现有成果吻合度较高;进而计算迎浪状态下潜艇模型的垂向二阶波浪力(矩)。数值计算结果表明:该方法有较高的计算精度且收敛速度快。 展开更多

关键词 泰勒展开边界元法 垂向二阶波浪载荷 潜艇 频域 切向诱导速度

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动力定位船舶二阶低频慢漂力模型试验研究 被引量：8

9

作者 王磊 王先福 杨建民 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2006年第3期1-5,共5页

对一艘动力定位船舶二阶低频慢漂力进行了模型试验,并将试验得到的纵向慢漂力谱、横向慢漂力谱与势流理论方法得到的理论值进行比较,结果表明,该模型试验方法与理论计算较为吻合。可为动力定位系统的设计和应用提供参考。

关键词 二阶波浪力 模型试验 动力定位

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转塔式系泊生产储油轮低频纵荡运动阻尼实验 被引量：4

10

作者 肖龙飞 季春群 +1 位作者 彭涛 范菊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期157-160,共4页

为研究转塔式系泊生产储油轮的运动特性,引入并分析了低频纵荡运动方程.通过具体模型分别在静水和规则波中的纵荡衰减试验,验证了低频运动阻尼力的存在以及与缓变运动速度之间的线性关系。

关键词 低频纵荡 海洋工程 转塔式系泊生产储油轮

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浅水浮式生产储油系统(FPSO)二阶定常力数值仿真研究 被引量：4

11

作者 王磊 李欣 杨建民 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2006年第1期9-13,共5页

应用三维线性势流理论和Ir J A Pinkster的近场分析方法,对超大型浮式生产储油系统(32万吨FPSO)的二阶波浪定常力进行了数值仿真分析,研究浅水情况下,不同水深对FPSO受到二阶波浪定常力的影响,对浅水油田中FPSO的设计应用有一定的实用... 应用三维线性势流理论和Ir J A Pinkster的近场分析方法,对超大型浮式生产储油系统(32万吨FPSO)的二阶波浪定常力进行了数值仿真分析,研究浅水情况下,不同水深对FPSO受到二阶波浪定常力的影响,对浅水油田中FPSO的设计应用有一定的实用意义。 展开更多

关键词 二阶定常波浪力 FPSO 浅水

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考虑波浪荷载浅水效应的FPSO水深吃水比临界值 被引量：4

12

作者 张若瑜 唐友刚 +1 位作者 刘成义 李焱 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期74-79,共6页

浅水油田作业的软刚臂单点系泊FPSO受到浅水效应的影响,其所受二阶波浪力及单点系泊力将剧烈增加,因此需要对其进行深入研究。针对一艘30万吨级软刚臂单点系泊FPSO,基于多体动力学方法,建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,分别采用Newma... 浅水油田作业的软刚臂单点系泊FPSO受到浅水效应的影响,其所受二阶波浪力及单点系泊力将剧烈增加,因此需要对其进行深入研究。针对一艘30万吨级软刚臂单点系泊FPSO,基于多体动力学方法,建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,分别采用Newman近似法和Pinkster近似法,在时域内计算了不同水深吃水比下的单点系泊力。结果表明,水深吃水比超过一定值时,Pinkster近似法计算得到的系泊力将小于Newman近似法的系泊力;以系泊力相等时的水深吃水比作为FPSO需考虑浅水效应的临界比值,随着FPSO吃水的增加,FPSO需考虑浅水效应的临界水深吃水比呈线性减小的规律。 展开更多

关键词 多体动力学 浅水效应 二阶波浪力 单点系泊力 水深吃水比

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双色入射波下二阶波浪力响应函数 被引量：4

13

作者 滕斌 李玉成 董国海 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期115-123,共9页

应用边界元方法，对双频入射波在和频及差频下的二阶速度势做了完整的求解，通过物面积分计算了任意三维结构上的二阶波浪力的传递函数．对简单几何物体，与发表的结果做了对比，两者吻合良好，验证了本方法的正确性．应用这一方法还对... 应用边界元方法，对双频入射波在和频及差频下的二阶速度势做了完整的求解，通过物面积分计算了任意三维结构上的二阶波浪力的传递函数．对简单几何物体，与发表的结果做了对比，两者吻合良好，验证了本方法的正确性．应用这一方法还对复杂的张力腿平台模型做了实际计算，发现在低频和高频区二阶波浪力平方响应函数有着显著的能量分布． 展开更多

关键词 二阶力 波浪力 响应函数 双色入射波 海洋工程

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水深对软刚臂单点系泊FPSO动力响应的影响 被引量：10

14

作者 刘成义 唐友刚 李焱 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2016年第1期25-32,共8页

系泊系统的定位能力是浅水油田作业的软刚臂式单点系泊FPSO安全作业的重要保障,为研究不同水深/吃水比下单点系泊系统的受力性能,针对一艘16万吨级软刚臂单点系泊FPSO,在线性三维势流理论的基础上,基于多体动力学方法,建立FPSO-系泊腿-... 系泊系统的定位能力是浅水油田作业的软刚臂式单点系泊FPSO安全作业的重要保障,为研究不同水深/吃水比下单点系泊系统的受力性能,针对一艘16万吨级软刚臂单点系泊FPSO,在线性三维势流理论的基础上,基于多体动力学方法,建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,采用Newman近似法和Pinkster近似法分析了FPSO所受二阶波浪力,在时域内计算了不同水深/吃水比对系泊系统动力响应性能的影响。结果表明,随着水深/吃水比的增加,Newman近似法计算得到二阶波浪力先增大后减小,引起单点系泊系统载荷先增大后减小;而Pinkster近似法计算得到的二阶波浪力逐渐减下,引起单点载荷逐渐减下。在浅水条件下,Pinkster近似法具有较好的适用性,Newman近似法严重低估了FPSO所受的二阶波浪力;在深水条件下,Newman近似法能满足工程计算的要求;适用两种方法的临界水深/吃水比为1.64。 展开更多

关键词 多体动力学 软刚臂系泊系统 Newman/Pinkster近似法 二阶波浪力 动力响应性能 水深/吃水比

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二阶波浪力和聚焦位置对畸形波作用下张力腿平台动力响应的影响研究 被引量：8

15

作者 常爽 黄维平 +1 位作者 魏东泽 宋虹 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第17期254-260,共7页

通过波浪聚焦和波列叠加模型模拟生成了满足畸形波定义的畸形波。求解畸形波作用下张力腿平台动力响应,并分析二阶波浪力和畸形波聚焦位置对张力腿平台动力响应的影响。结果表明:畸形波会引起张力腿平台纵荡、垂荡和纵摇的大幅值运动;... 通过波浪聚焦和波列叠加模型模拟生成了满足畸形波定义的畸形波。求解畸形波作用下张力腿平台动力响应,并分析二阶波浪力和畸形波聚焦位置对张力腿平台动力响应的影响。结果表明:畸形波会引起张力腿平台纵荡、垂荡和纵摇的大幅值运动;二阶差频波浪力会引起纵荡方向的大幅振荡,纵摇运动主要由二阶和频波浪力贡献,垂荡运动则由二阶和频波浪力引起的垂向高频振荡和二阶纵荡差频力引起的大幅值下沉运动组成;因不同频率波浪力之间的相位差,使得张力腿平台纵荡、垂荡响应极值与纵摇响应极值分别发生在畸形波作用在后立柱和平台中心时。 展开更多

关键词 畸形波 张力腿平台(TLP) 二阶波浪力 聚焦位置

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失控船拖带系统建模与航迹带模拟研究 被引量：8

16

作者 徐言民 荣祥斌 刘明俊 《中国航海》 CSCD 北大核心 2008年第2期126-129,共4页

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,建立了"拖轮-拖缆-失控船"船舶拖带系统动力学模型,采用数值计算法实现了拖带运动的模拟。拖轮操纵运动模型采用MMG模型,为提高拖带系统建模精度,建模过程中引入了风、浪... 基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,建立了"拖轮-拖缆-失控船"船舶拖带系统动力学模型,采用数值计算法实现了拖带运动的模拟。拖轮操纵运动模型采用MMG模型,为提高拖带系统建模精度,建模过程中引入了风、浪、流干扰子模块,并采用由试验数据建立的经验公式处理风、浪、流对船舶拖带系统的影响。共分析了无风、浪、流影响,风、浪、流单独影响,风、浪、流联合作用等5种影响状态,并分别进行了模拟计算。模拟结果表明:风对被拖船航迹带的影响相对较小,但拖带系统的漂移较大;流对被拖船航迹带的影响比风的影响大,但相比之下拖带系统漂移较小;波浪对被拖船航迹带的影响最大,航迹带宽约等于被拖船的船长。 展开更多

关键词 水路运输 拖带 航迹带 操纵性 风致漂移 流致漂移 二阶波浪漂移

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FPSO型采油平台波浪漂移力的分析研究 被引量：10

17

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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潜体在不同浪向的双色波中受到的二阶慢漂力 被引量：5

18

作者 林青山 缪国平 +1 位作者 李谊乐 刘应中 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期1-5,共5页

为了采用谱分析方法预报海洋结构物和船舶在随机海浪中所受的二阶波浪力,必须先求得海洋结构物和船舶在任意单色波和双色波中受到的二阶波浪力.本文基于严格的量级分析,对有航速的细长体(浮体或潜体),建立由不同浪向双色波作用在细长体... 为了采用谱分析方法预报海洋结构物和船舶在随机海浪中所受的二阶波浪力,必须先求得海洋结构物和船舶在任意单色波和双色波中受到的二阶波浪力.本文基于严格的量级分析,对有航速的细长体(浮体或潜体),建立由不同浪向双色波作用在细长体上产生的二阶波浪力的切片理论; 展开更多

关键词 海浪 二阶波浪力 慢漂力 浪向角 船舶

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基于泰勒展开边界元方法的某半潜式平台水动力计算分析 被引量：5

19

作者 陈纪康 王慧 +2 位作者 马山 段文洋 王隶加 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1431-1437,共7页

为了研究一阶泰勒展开边界元方法对半潜式平台的水动力性能以及运动响应的预报精度,将其计算结果与商业软件AQWA的计算结果进行比较。在试验结果的基础上,通过对两种计算方法结果的比较分析,表明一阶泰勒展开边界元方法计算结果与AQWA... 为了研究一阶泰勒展开边界元方法对半潜式平台的水动力性能以及运动响应的预报精度,将其计算结果与商业软件AQWA的计算结果进行比较。在试验结果的基础上,通过对两种计算方法结果的比较分析,表明一阶泰勒展开边界元方法计算结果与AQWA的计算结果吻合较好,而且一阶泰勒展开边界元方法有着较好的收敛速度,可用于半潜式平台水动力分析,本文工作也为该类平台的水动力响应分析提供了参考。 展开更多

关键词 泰勒展开边界元方法 AQWA 半潜平台 水动力系数 波浪力 运动响应 平均漂移力

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深海几何形单柱式平台的运动分析 被引量：9

20

作者 范菊 黄祥鹿 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期172-176,共5页

基于三维源法和Pinkster近场法分析了几何形单柱式平台(Geometric Spar)的运动特性,计算了其在不同频率下的水动力系数、一阶波浪干扰力(力矩)和二阶波浪慢漂力(力矩)以及一阶运动响应,平台上加装的垂荡板根据Morison公式计算.将理论得... 基于三维源法和Pinkster近场法分析了几何形单柱式平台(Geometric Spar)的运动特性,计算了其在不同频率下的水动力系数、一阶波浪干扰力(力矩)和二阶波浪慢漂力(力矩)以及一阶运动响应,平台上加装的垂荡板根据Morison公式计算.将理论得到的纵荡、垂荡和纵摇运动的一阶运动响应函数、运动谱以及统计值与相应的试验结果进行了比较,试验中浪向角180°,波浪采用西非的极限波浪.结果表明:理论值与试验结果符合较好;几何形单柱式平台纵摇运动的低频分量不可忽略;平台八角形的截面形状加上垂荡板使得这种柱型平台在深海开采中具有一定的优势. 展开更多

关键词 单柱式平台 二阶波浪力 垂荡板 低频运动

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