1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 研究综述 3
1.2.1 码头前系泊船运动响应及缆绳张力的数值研究 4
1.2.2 波群对系泊船运动响应的作用 9
1.2.3 码头前系泊船的物理模型试验研究 10
1.3 研究内容 12
2 风和流作用下系泊船的位移及缆绳张力研究 14
2.1 数值模型的建立 15
2.1.1 坐标系 15
2.1.2 船舶受力分析 15
2.1.3 缆绳对系泊船的作用力及力矩 18
2.1.4 船舶对护舷撞击力及力矩 19
2.1.5 水体对系泊船的恢复力矩 20
2.2 风和流作用下系泊船非线性方程求解 21
2.3 数值模型验证 22
2.3.1 计算结果与文献结果对比 22
2.3.2 计算结果与规范流力公式、试验结果和商业软件Opti-moor对比 24
2.3.3 计算结果与第三方试验结果对比 27
2.4 风和流作用下多种泊位长度和系缆方式的比较研究 28
2.4.1 数值模拟条件 30
2.4.2 数值模拟结果与分析 32
2.5 本章小结 36
3 规则波及风、流联合作用下系泊船的时域响应及缆绳张力研究 38
3.1 基本假定和坐标定义 39
3.2 控制方程和定解条件 40
3.3 二阶平均漂移力 43
3.4 时域波浪力计算 45
3.5 风力、流力 45
3.6 黏性阻尼 46
3.7 时域下的水动力系数 48
3.8 系泊船运动方程 50
3.9 数值模型验证 52
3.10 数值模拟 59
3.10.1 二阶平均漂移力的影响 59
3.10.2 初张力的影响 61
3.10.3 缆绳材料的影响 62
3.10.4 不同流速的影响 63
3.10.5 不同风速的影响 65
3.10.6 规则波、风、流作用下泊位长度及横缆墩墩位布置的优化研究 66
3.11 本章小结 76
4 不规则波浪及风、流联合作用下系泊船的运动响应及缆绳张力研究 78
4.1 数值模型的建立 78
4.1.1 坐标系 78
4.1.2 运动方程 79
4.1.3 时域波浪力计算 79
4.1.4 缆绳对系泊船的作用力及力矩 80
4.1.5 船舶对护舷撞击力和力矩 80
4.2 数值模型验证 81
4.3 不规则波浪、风与流联合作用下系泊船的运动响应及缆绳张力分析 83
4.4 本章小结 88
5 波群与系泊船的相互作用及缆绳张力研究 89
5.1 数值模型 90
5.1.1 波浪力计算 90
5.1.2 波群波面模拟 90
5.2 数值模拟 93
5.3 横浪作用下系泊船的运动响应及缆绳张力 94
5.3.1 不同群性参数下系泊船的缆绳张力 97
5.3.2 不同群性参数下系泊船的运动响应 99
5.4 顺浪作用下系泊船的运动响应 101
5.4.1 不同群高因子GFH下系泊船的运动响应 101
5.4.2 数值结果分析 105
5.5 本章小结 108
6 波浪群性与波浪统计特征值之间的关系及对船舶运动的影响 109
6.1 波浪群性对波浪特征波高的影响 109
6.1.1 谱峰因子γ与波浪特征波高的关系 109
6.1.2 群性参数GFH、GLF与波浪特征波高的关系 113
6.2 谱峰因子γ对油轮运动响应的影响 115
6.2.1 差频波浪力计算 115
6.2.2 数值模拟结果 116
6.3 本章小结 119
7 结论与展望 120
7.1 结论 120
7.2 展望 123
参考文献 124
附录 Filon积分 134