浮式结构物二阶波浪力求解方法比较研究.pdf

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1、第３５卷第４期海洋工程Ｖｏｌ.３５Ｎｏ.４２０１７年７月ＴＨＥＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＪｕｌ.２０１７文章编号:１００５-９８６５(２０１７)０４-０１００-１０浮式结构物二阶波浪力求解方法比较研究１，２１，２欧绍武，付世晓(１.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海２００２４０；２.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海２００２４０)摘要:对远场法、近场法和中场法这几种常用的二阶波浪力计算方法进行了总结，并结合算例对它们之间的差异进行了研究，重点分析了网格密度、浮体形状、水深等因素的影响。此外，还对全ＱＴＦ法和Ｎｅｗｍａｎ近似这两种不规则波中的二阶力计算方法进行了讨论

2、，比较了不同水深条件下两种方法求得的二阶波浪力谱之间的差异。研究结果表明，远场和中场法给出的结果基本一致，且具有较好的数值稳定性；而近场法受网格密度、浮体形状等因素影响较大；Ｎｅｗｍａｎ近似给出的结果在频率较低时与全ＱＴＦ法接近，但在频率较高时存在一定的误差。关键词:二阶波浪力；远场法；近场法；中场法；全ＱＴＦ法；Ｎｅｗｍａｎ近似中图分类号:Ｕ６６１.１文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１６４８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５-９８６５.２０１７.０４.０１３Ａｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓｅｃｏｎｄ-ｏｒｄｅｒｄｒｉｆｔｆｏｒｃｅｓｏｎｆｌｏ

3、ａｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ１，２１，２ＯＵＳｈａｏｗｕ，ＦＵＳｈｉｘｉａｏ(１.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２.ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＳｈｉｐａｎｄＤｅｅｐ-ＳｅａＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｓｅｃｏｎｄ-ｏｒｄｅｒｗａｖｅｄｒｉｆｔｆｏｒｃｅｓ，ｓｕｃｈａ

4、ｓｆａｒ-ｆｉｅｌｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ｎｅａｒ-ｆｉｅｌｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｎｄｍｉｄｄｌｅ-ｆｉｅｌｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ.Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｅｖｅｒａｌｅｘａｍｐｌｅｓ，ｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌｅｍｐｈａｓｉｓｏｎｅｌｅｍｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ，ｍｏｄｅｌｓｈａｐｅａｎｄｗａｔｅｒｄｅｐｔｈ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｒｉｆｔｆｏｒｃｅｓｉｎｉｒｒｅｇｕｌａｒｓｅａｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｔｅｒｄｅｐｔｈｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｂｏｔｈｆｕｌｌ-ＱＴＦ

5、ｍｅｔｈｏｄａｎｄＮｅｗｍａｎ’ｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｉｓｆｕｒｔｈｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆａｒ-ｆｉｅｌｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｎｄｍｉｄｄｌｅ-ｆｉｌｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｇｉｖｅｓｉｍｉｌａｒｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｂｅｔｔｅｒｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ，ｗｈｉｌｅｎｅａｒ-ｆｉｅｌｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｉｓｌａｒｇｅｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｅｌｅｍｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｍｏｄｅｌｓｈａｐｅ.Ｉｔａｌｓｏｓｈｏｗｓｔ

6、ｈａｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｇｉｖｅｎｂｙｔｈｅＮｅｗｍａｎ’ｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎａｒｅｃｌｏｓｅｔｏｔｈｏｓｅｂｙｔｈｅｆｕｌｌＱＴＦｍｅｔｈｏｄａｔｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ，ｂｕｔｗｉｔｈｃｅｒｔａｉｎｅｒｒｏｒｓｗｈｅｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｈｉｇｈｅｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｅｃｏｎｄ-ｏｒｄｅｒｄｒｉｆｔｆｏｒｃｅ；ｆａｒ-ｆｉｅｌｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｎｅａｒ-ｆｉｅｌｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｍｉｄｄｌｅ-ｆｉｅｌｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｆｕｌｌ-ＱＴＦ；Ｎｅｗｍａｎ’ｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ对于海洋结构物而言，在不规则波浪的作用下，受到的波浪力包

7、含一阶和二阶成分。一阶波浪力幅值较大，与波高成线性关系且频率与波浪相同。而二阶波浪力包括定常二阶力、低频二阶力和高频二阶力三部分，幅值相对较小，且与波高的平方成比例。由于二阶波浪力的存在，使得波浪中的海洋结构物不仅存在波频的摇荡运动，而且还存在长周期的漂移运动，这一运动的频率远低于不规则波的特征频率。对于锚泊的海收稿日期:２０１６-０８-１５作者简介:欧绍武(１９９１-)，男，硕士研究生，主要从事多体水动力研究。Ｅ-ｍａｉｌ:ｓｈａｏｗｕｌｏｖｅｈ＠１６３.ｃｏｍ通信