海气界面浮标的仿真计算.pdf

《海气界面浮标的仿真计算.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第35卷第2期四川兵工学报2014年2月【机械制造与检测技术】doi：10．11809／sebgxb2014．02．023海气界面浮标的仿真计算王华明，冀功祥(中国船舶重工集团公司第七一。研究所，湖北宜昌443003)摘要：浮标在海况环境作用下的运动性能对其搭载的观测仪器设备的测量结果具有重要影响。对此，应用Fluent对浮标各部分的流体动力特性进行仿真计算，并基于Matlab与C++开发设计出浮标运动性能仿真软件，对浮标在不同海况下的运动进行了计算。关键词：浮标；仿真；运动性能本文引用格式：[J]．四川兵工学报，2014(2)：82—85．中图

2、分类号：P715．2文献标识码：A文章编号：1006—0707(2014)02—0082—04SimulationandCalculationofAir-SeaInteractionBuoyWANGHua—ming，JIGong—xiang(No．710R&DInstituteCSIC，Yichang43003，China)Abstract：ThemotionperformanceofbuovinoceanenvironmentiSimportantformeasurementresultsofitsequipment．Inthisregard，

3、weapplythetooloffluenttosimulationandcalculationforthehydro—dynamicalcharacteristicofmainpartoftheair-seainteractionbuoy，andthenexploitthesoftwareofthecalculationforthemotionperformanceofbuoybasedonthesoftwareofMatlabandC++tocalculatethemotionposi—tionofbuoyundervariousoceane

4、nvironments．Keywords：buoy；simulation；motionperformanceCitationformat：WANGHua—ming，JIGong-xiang．SimulationandCalculationofAir—SeaInteractionBuoy[J]．JournalofSichuanOrdnance，2014(2)：82—85．海气界面通量(动量、热量、水汽和二氧化碳通量)是影的结构强度，同时还能够减轻浮标的重量，减小风、流和浪对响全球气候变化的重要因素，同时，也是搭建海洋与大气耦浮标的阻力作用，从而提高

5、了浮标的稳定性。合数值模式的重要桥梁。近年来相关海洋科研单位和海洋如图1所示，浮标体由主浮体、上桅杆、下桅杆和电池仓仪器公司投入相当的人力、物力研制和开发海气界面通量直组成，主浮体外形为等边五棱柱，由5根等长度的铝合金圆接监测系统。管组成；上下桅杆采用桁架结构，具有较好的刚度和较轻的海气界面浮标为测量系统搭载平台，可在中高海况下稳质量。浮标总长度14m，正常平衡状态下，水上高7m，水下定工作，将海气界面研究的各种参数通过卫星实时传输回岸长7m。主浮体高2．5ITI，正常平衡状态下主浮体的水上高站中心，可对某一重点关心海域海气通量进行全天候不间断度

6、为1m。地监测。该浮标被锚系在工作海域，可定点、持续、稳定地工作，为测试人员提供真实、可靠、准确、稳定的实时数据。l总体结构海气界面浮标是一种框架式结构，可以在保证整个浮标图1浮标的总体结构收稿日期：2013—09—26作者简介：王华明(1980一)，男，硕士，工程师，主要从事结构设计与计算研究。四川兵工学报http：／／scbg．qks．cqut．edu．cn／波面平行。面lZ图6浮标受波浪激励的垂荡运动(m+m)+6+5pgAx=l'e[(5pgA—m031)cos~t—btosintot](1)图8浮标横摇运动姿态式中"-C=5pgA为回复

7、常数；m=m+m为虚质量。假设附加质量和阻尼力矩很小可以忽略，如图8所示可令2n=b／m，=c／m，则建立平衡方程茹+2，+∞2=cos(血+)(2)fgtJ一(MG+My+J)I)l其中：F0=一~／(c—m’)+6为激发力；0=tan。一(DXKF+×FP+，2×FQ)=一(DXGFsin(—)+(XF+—_二为激发力与波浪之间的相位角。C—mJXFV)cos(一))(4)对于这个运动方程，可以得到特解在相同海况下考虑3个系留位置，分别G为重心点，浮F‘’=—心点F及浮标下端点并加以比较，最后得出合适的O系留位—~／(ii；丽4n。‘∞++‘

8、。m一)+置。3种系留方案仿真结果分别如图9、10和11所示，可以5图其中=tan-1为激发力与升沉运动之间的相位角。看出系留点处于F点