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不同锚泊方式下浮式防波堤砰击载荷及其运动响应研究

2021-07-06嵇春艳孟小峰郭建廷刘浩然

舰船科学技术 2021年6期

嵇春艳,孟小峰,郭建廷,刘浩然,郭 帅

(江苏科技大学 船舶与海洋工程学院,江苏 镇江 212000)

0 引 言

随着海洋探索的深入,大量的海上结构物被广泛布置以满足海洋资源开发的需求。然而,诸如海洋平台等海上结构物往往需要一个稳定的作业环境保证其安全和正常工作,防波堤应运而生[1-2]。按布置方式,防波堤分为固定式和浮式防波堤2 种,随着人类逐渐向深远海迈进,固定式防波堤造价急剧上升,阻断洋流影响海洋生物等劣势越来越明显。与固定式防波堤相比,浮式防波堤因其适应性好、建造维护成本低、对海洋环境影响小等优势得到越来越多的使用。但是,浮式防波堤在作为海洋平台等海上结构物消波减能掩体的同时,会受到严重的波浪砰击载荷,对自身结构安全产生威胁,在浮式防波堤的研究中,既要关注其消波能力的好坏,同时也不可忽视防波堤自身安全性能[3-5]。

波浪砰击问题最早出现在船舶领域,船首出入水时都会受到明显的波浪砰击现象,威胁船舶的安全。关于砰击问题以理论研究、试验研究以及数值模拟为主,最先起源于二维楔形体入水的问题[6]。但理论推导不能将砰击过程中的所有问题充分考虑,试验研究对人力物力消耗过大,因此数值仿真仍是最主流的分析方法。本文基于CFD 方法,采用STARCCM+软件,充分考虑流体粘性,对锚链锚泊式浮式防波堤和垂直导桩锚泊式浮式防波堤分别进行数值模拟,深入探究波高以及周期变化下,砰击载荷沿防波堤的分布规律,并对不同锚泊方式下浮式防波堤的砰击载荷以及运动响应进行对比,最终揭示其砰击响应规律。……

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