含裙板calm浮筒水动力特性的解析研究

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1、硕士学位论文含裙板CALM浮筒水动力特性的解析研究作者姓名_____________孙世鹏____________学科专业船舶与海洋结构物设计制造指导教师王冬姣副教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年5月AnalyticalStudyofthehydrodynamiccharacteristicsforCALMbuoywithaskirtADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SunShipengSupervisor：AssociatePr

2、of.WangDongjiaoSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：P751学校代号：10561学号：201220106866华南理工大学硕士学位论文含裙板CALM浮筒水动力特性的解析研究作者姓名：孙世鹏指导教师姓名、职称：王冬姣副教授申请学位级别：硕士学位学科专业名称：船舶与海洋工程结构物设计制造研究方向：船舶与海洋工程水动力学论文提交日期：2015年5月20日论文答辩日期：2015年5月29日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员

3、会成员：主席：李德玉研究员委员：王冬姣副教授赵成璧副教授胡金鹏副教授罗思洪高级工程师华南理工大学学位论文原创性声明本人郑里声明.•所呈交的论文是本人在导师的指导下浊立进行研宂所取得的研究成果6除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何K•他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全®:识到木声明的法律后果由本人承担。作者签名口期义必

4、:女月XI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、使用学位论义的规定，即：研宄生在校攻读学

5、位期间论文丨:作的知识产权中位屆华兩理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的a印件和电子版，允许学位论文被査阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、r编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文屈于：□保密，在_年解密后适用本授权书。泛不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学咬冇共享协议的单位浏览：同意将本人学位论文提交屮国学术期m(光盌版)电子杂志社伞文出版和编入CNKI《中国知识资源总庳》，传播学位论

6、文的伞部或部分内(请在以上相应方框内打“Vl作荞签名:^,日期3指导教师签名：曰期x.摘要本文简要地介绍了CALM(CatenaryAnchorLegMooring悬链式锚腿系泊)浮筒的研究背景以及国内外在单点系泊方面的研究情况。裙板作为CALM浮筒关键构件,安装在浮筒主体的底部或者中下部，能有效提高系统的附加质量和提供额外的水动力阻尼,可以显著的减小浮筒的垂荡运动和纵横摇运动,在满足CALM浮筒运动性能要求的同时,改变了浮筒的摇荡周期，同时，在瞬息万变的海洋环境中，万一发生碰撞时，裙板也能保护浮筒体本身不受损伤

7、，保证浮筒的正常工作状态。最终使CALM浮筒安全性提高的同时使建造成本得到了大幅度的降低,经济性显著提高成为海洋工程界研究的热点之一。特征函数展开法的优点是不存在边界积分法处理波浪与浮体相互作用问题时所产生的不规则频率问题。本文采用特征函数展开法,通过分区离散及边界匹配的方法建立波浪与含裙板的CALM浮筒相互作用的计算模型。将流场分为浮筒下部、浮筒外部、裙板上部、裙板下部四个子域,利用三维柱坐标系下的分离变量法得到满足自由水面和海底边界条件的速度势表达式，继而通过边界匹配得到各子域速度势中的待定系数及带裙板浮筒所

8、受波浪力和水动力系数，求解运动方程得到浮筒摇荡的运动响应。令浮筒半径趋于零，即为水下垂荡板情况；令裙板半径等于浮筒半径即为水面垂直漂浮圆柱体；令浮筒半径趋于零裙板厚度足够大，即为水下圆柱体情况，因此本文计算模型可处理四种结构形式相互作用问题。用Matlab编程求解，将计算结果与AQWA对比以验证本文所编程序的准确性。分析了裙板半径，裙板板厚对实裙板CALM浮筒波浪扰动力和水动力系数的影响，在求解浮筒运动响应时考虑了垂荡和纵摇粘性阻尼的影响。结果表明，对于实裙板浮筒，水平波浪力随裙板半径增大而增大，垂向力则随半径增

9、大而减小；裙板半径的增大将使浮筒附加质量增大，从而增大了CALM浮筒垂荡和纵摇的固有周期。因此，可根据工程海域的海况，在满足强度要求下，尽可能经济的选择合适的裙板半径，控制垂荡和纵摇的固有周期，避免发生谐摇，减小垂荡和纵摇运动幅值。最后建立了在不计裙板板厚条件下的带开孔裙板的CALM浮筒计算模型，验证了所编程序正确性并分析了裙板开孔率对浮筒垂向波浪力的影响。关键词：特征函