分層流體中浮式結構物水動力特性研究.pdf

1、隨著油氣資源的勘探開發(fā)轉向海洋尤其是轉向深海，傳統(tǒng)的固定式平臺已經(jīng)不能滿足相應的工程要求，取而代之的是浮式生產(chǎn)系統(tǒng)，包括FPSO、半潛式平臺、張力腿式平臺和Spar平臺等。因此深入研究浮式結構物在各種海洋環(huán)境條件下的水動力性能問題就成為當今海洋工程界所面臨的緊迫任務。 在海水密度分布均勻的假定下，大尺度浮式結構物的水動力學已經(jīng)有了比較成熟的線性和非線性理論，并已解決了許多海洋工程的實際問題。然而，在實際海洋中，由于太陽熱輻射等因

2、素，海水的密度通常具有層化效應。在這種密度分層海洋中，只要有擾動源就會在海洋內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)波，因此內(nèi)波是海洋中普遍存在的一種動力學過程。幾乎在世界各地海洋的陸架區(qū)及深海區(qū)都發(fā)現(xiàn)有海洋內(nèi)波，所以，對密度層化海洋中浮式結構物水動力特性的研究，已經(jīng)成為了學術界和工程界所關注的熱點問題之一。 本文研究密度分層流體中浮式結構物的水動力特性問題，闡述了本課題研究的背景和意義，概述了國內(nèi)外學者在本領域的現(xiàn)狀。在此基礎上，開展了如下研究工作。

3、 在第二章中，研究了兩層流體中水波與垂直圓柱浮體的相互作用問題，建立了數(shù)學物理模型，給出了多模態(tài)繞射和輻射勢的級數(shù)表達式，提出了垂直圓柱浮體的表面波和內(nèi)波模態(tài)水動作用力及附加質量與阻尼系數(shù)的計算方法，考察兩層流體的密度比及厚度比等重要參數(shù)對垂直圓柱浮體水動力特性的影響規(guī)律及其機理。 在第三章中，研究了兩層流體中水波與水面漂浮矩形箱的相互作用問題，建立了表面波模態(tài)和內(nèi)波模態(tài)入射波產(chǎn)生的反射和透射波的能量守恒關系，提出了水面漂浮矩

4、形箱的表面波和內(nèi)波模態(tài)水動作用力及附加質量與阻尼系數(shù)的計算方法，深入考察了兩種模態(tài)平面前進波之間的能量轉化規(guī)律，以及水面漂浮矩形箱水動力特性的變化規(guī)律。 在第四章中，研究了具有線性密度躍層的三層流體中水波與垂直圓柱浮體的相互作用問題，通過直接引入擾動壓力場的方法，導出了多模態(tài)平面前進波的色散關系，給出了多模態(tài)入射波的解析表達式，建立了直立圓柱浮體繞射與輻射問題的數(shù)學物理模型，提出了多模態(tài)繞射勢及輻射勢的計算方法，深入考察了線性密