極端波浪作用下海上結構物高頻共振響應的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著港口、海岸工程以及近海油氣開發(fā)工程不斷向深水發(fā)展,深水海域復雜海洋環(huán)境對海上結構物的設計提出了更高的要求,這些海上結構物有可能承受惡劣海況下極端波浪條件的作用并產生瞬態(tài)高頻共振響應,從而遭到巨大損失或破壞.目前極端波浪作用下海上結構物高頻共振響應的產生機理尚不明確,因此為了在工程實際中避免該現(xiàn)象的產生,對其進行系統(tǒng)的理論研究具有重要意義.該文從建立二維數(shù)值波浪水槽出發(fā),對極端波浪的數(shù)值生成、極端波浪作用下小尺度樁柱的受力計算、極端波

2、浪作用下結構物高頻共振響應等進行了系統(tǒng)的理論研究,主要研究內容和結論如下:1.建立二維完全非線性數(shù)值波浪水槽,在數(shù)值波浪水槽中利用波浪聚焦方法生成極端波浪,并分析了極端波浪場的特性.結果顯示,在數(shù)值波浪水槽中生成的極端波浪和實驗室模擬結果吻合很好,而且在該水槽中可以成功地生成實際海況下可能出現(xiàn)的極端波浪,表明該文建立的數(shù)值波浪水槽不僅可以模擬實驗室小尺度極端波浪,還可以產生任意尺度的極端波浪,這些工作為進一步分析極端波浪作用下結構物響應

3、奠定了基礎.2.用細長體理論計算極端波浪作用在小尺度樁柱上的波浪力矩并對其Fourer譜進行分析.分析結果表明,極端波浪作用下的波浪力矩包含高頻成分,是結構物可能產生高頻共振響應的原因.3.建立單自由度小尺度樁柱振動模型,在數(shù)值波浪水槽中模擬海上結構物在極端波浪作用下產生的高頻共振響應,并對該響應進行了分析.通過對在數(shù)值波浪水槽生成的極端波浪及在極端波浪作用下結構物產生的高頻共振響應進行系統(tǒng)分析可知:極端波浪具有強非線性和非對稱性,包含