杨壮滔, 张 涛, 段 浩, 朱 敏, 邵永勇



波浪作用下圆柱型浮标运动仿真方法对比研究

杨壮滔, 张 涛, 段 浩, 朱 敏, 邵永勇

(中国船舶重工集团公司 第705研究所昆明分部, 云南 昆明, 650118)

为研究圆柱型浮标在波浪作用下的运动响应, 分别采用基于势流理论和数值波浪水槽的浮标运动仿真方法对同一浮标模型进行仿真, 并与试验结果进行对比。结果表明, 对于垂荡运动, 2种方法的求解精度均较高。对于纵摇运动, 基于势流理论的方法预报规律趋势正确但定量误差较大, 其优点是所需计算资源较少, 可用于方案初步设计; 基于数值波浪水槽的方法求解精度较高, 但所需计算资源较多, 能够指导浮标精细化设计。

圆柱型浮标; 势流理论; 数值波浪水槽; 运动仿真

0 引言

圆柱型浮标在军用和民用领域的应用前景广阔, 但受海浪影响产生的运动会对其工作造成不利影响, 需要进行运动响应研究。由于垂荡运动和纵摇运动对浮标正常工作造成的影响最大, 因此这2种运动成为主要研究对象。1977年, 美国伍兹霍尔海洋研究所运用势流理论法, 研究分析了圆柱形浮标的垂荡和纵摇运动特性[1]。1994年, 哈尔滨船舶工程学院使用实验法对波浪作用下圆柱体的动态响应开展研究[2]。2010年, 西北工业大学对圆柱形浮标进行垂荡和纵摇运动特性研究, 得出对该型浮标的改进建议[3]。从前人的研究可知, 对浮标运动进行研究的关键在于波浪力的求解。莫里森(Morison)方程多用于求解固定圆柱在水流作用下的受力问题[4], 为了求解浮标运动过程中受到的流体动力, 需对Morison方程进行改进。……