自由垂荡双浮体间水体共振响应的数值与试验研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yayagrace8
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两毗邻浮体间窄缝水动力的共振现象已成为热门研究问题,然而目前对窄缝内水体共振现象的粘流研究还停留在假设浮体固定不动的情况下。本文将利用二维粘流数值水槽,研究两浮体在入射波浪力下固连垂荡运动及自由垂荡运动时的窄缝内水动力共振现象。基于自编程建立二维粘流数值水槽,通过验证水槽的造波性能、求解固定双浮体及单个自由垂荡运动浮体的性能证明了数值水槽的可靠性。分别对固连垂荡双浮体和自由垂荡双浮体在不同频率入射波浪下水动力响应进行研究,包括窄缝内水体的共振频率、平均波高、浮体的运动响应及受力等。将二维数值模拟的结果与二维水槽试验的结果做了对比分析。自由垂荡双浮体数值模拟的结果与模型试验吻合得较固连垂荡双浮体的结果要好,由于试验中的摩擦阻尼影响导致试验测得的浮体垂荡运动幅值偏小而窄缝内水体的波面抬高偏大。研究发现两浮体间距的宽度及浮体的吃水均对窄缝水体的共振响应及受力有影响。本文在探究了窄缝的存在对垂荡运动浮体的影响后,发现窄缝的存在对浮体的垂荡运动带来的影响很大:由于窄缝的存在,固连垂荡运动双浮体的运动幅值及速度均小于单个垂荡运动的浮体,而在大于共振的入射波数的情况下,由于窄缝内水体的作用,固连垂荡运动双浮体的运动幅值及速度均大于单个垂荡运动浮体的情况。本文还对比分析了双浮体固连垂荡运动与自由垂荡运动对双浮体窄缝内水面抬高及浮体受力的影响。浮体固连垂荡运动和自由垂荡运动时窄缝内波面抬高和浮体受的水平力区别不大,但两浮体受到的垂向力却有显著差别。但无论是波高还是受力,固定的结果与固连垂荡及自由垂荡的结果均有明显不同。
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