内孤立波作用下小尺度竖直圆柱体的水动力特性研究

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1、ＯＣＥＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＣＨＩＮＡ博±学位论文ＤＯＣＴＯ民ＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ内孤立波作用下小尺度竖直圆柱体论文题目：的＿化动方鞋性班兹Ｓ化ｄｏｎＨｄｒｏｄｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｍａｌｌＳｃａｌｅｙｙｙ英文题目：ＶｅｒｔｉｃａｌＣｙｌｉｎｄｅｒｓｕｎｄｅｒＩｎｔｅｒｎａｌＳｑｌ牺巧哉作者！王飞＇指导教师：郭海燕教授全日制学术学位学位类别：港口、海唐及近海工程专业名称：稱

2、巧右向．海洋工程结构的动力分析、设计及防灾技术研究？，嚴打．—，ｂ，■，。Ｉ２０１５年５月２３日谨此论文献给我的母校中国海洋大学，献给我敬爱的恩师郭海燕教授、理解我的家人，，献给始终宽容我１＾｜来给我帮助的老师及朋友献给长期：王飞内孤立波作用下小尺度竖直圆柱体的水动力特性研究。如．金‘学位论文答辩日期：文喊唉指导教师签字：苟答辩委员会成员签字：封Ｘ独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

3、果。据我所知，论文中不包含其，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其化需要特别声明的，本栏可巧）或其化教育机构的学位或证书使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名签字日期；＾０＾／月／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，、使用学位论文的规定有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权

4、学校可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：７导师签字：傑誓＾；＾許签字日期；＞０＾＾／日签字日期：＾月日／内孤立波作用下小尺度竖直圆柱体的水动力特性硏究摘要中国南海蕴藏着丰富的油气资源，我国越来越重视对南海油气资源的勘探和开

5、发。但南海的自然条件非常恶劣，且内波活动频繁。因此，研究海巧内波对海洋Ｔ程结构物的作用具有重耍的现实意义。经过物理海巧学家们几十年的现场观测及资料分析，人们对海洋内波的生成、传播及演化机理已经有了较多积累，对海洋内波在全球各海域的分布状况也有了较好的把握，而且经过海洋工程专家及物理海洋学家的初步研究，内孤立波对海洋结构的巨大破坏作用已经引起了工业界的重视。但学者们在针对内孤立波荷载进行计算时，并未考虑荷载沿水深的变化，水动力系数的选取也Ｎ是参照表面波及海流的经验数据，这对荷载计

6、算的准确性有较大的影响。因此，本文综合运用试验研究、数值模拟及理论研究的方法，对内孤立波波致流场Ｋ水动力系数的选取方法、内孤立波荷裁的垂向分布等特义及圆柱型结构化内孤立波作用下的动力响战进行了研究，为实现内孤立波作用Ｋ海洋结构物动力响／、Ｖ；的准确计算Ｗ及建立包括内孤立波巧内的多种海洋环境荷载联合作用下结构物的破坏预报机制奠定了基础。试验研究是认识事物客观规律的重要方法，本文首先通过实验对内孤立波波致流场及内孤立波对不巧水深竖直圆柱体的作用力进行了研究。在二维内波及分层流水

7、梢制备分层流化，运用重山塌陷法进行内孤立波造波，采用Ｐ１Ｖ技术对内孤立波波致流场数据进行测量，研究了内孤立波波致水平流速及加速度随时间及水深的变化规律。在不同水深处布置竖直同柱体分段，各分段分别通过测力传感器与支撑装置相连，对内孤立波经过时各圆柱体分段的水平受力进行测量，通过不同水深处圆柱体受力的对此，初巧研究内孤立波作用力沿水深的变化。基于测得的内孤立波波致流场和圆柱体的水平受力，运用水动力系数分析方法中的最小二乘法得到水动力系数，并初步探索内孤立波波致流场下水动力系数的选取方

8、法。一计算流体力学方法是近些年刚兴起的种数值模拟方法，该方法能克服试验一些缺陷研究中的。本文基于Ｆｌｕｅｎｔ软件建立Ｈ维内波数值水槽，实现了对内孤立波波致流场和内孤立波作用下不同水深竖直圆柱体水平受力的数值模拟，通过与实验结果对比验证了该数值模拟的正确性。基于监测的流场数据和圆柱体的水平受力数据，运用最小二乘法得到水动力系数，通过改变内孤立波振幅和圆柱体直径的多工况数值模拟，得到了较大ＫＣ数范围的水动