波浪作用下系泊多浮体系统水动力特性的频时域分析

针对实际工程中广泛应用的多个相连的系泊浮体问题，本项目将开展系泊多体系统水动力特性的频、时域研究。在势流理论下应用多体绕射、辐射理论建立多体结构水动力特性的频域分析模型，采用基于快速算法的高阶边界元法求解边界积分方程。分析不同波浪条件、结构几何特征、布置方式、间距等影响因素对结构间水动力相互影响的变化规律及发生共振现象的条件，揭示多体系统水动力影响的机制。在频域分析的基础上，建立包括系泊系统在内的多体结构运动响应的时域模型，模拟多体系统的实时运动响应给出系泊系统受力，对于结构的系泊缆索采用非线性有限元动力分析方法考虑其动力特性，对于结构间的缆绳和护舷采用B样条方法模拟其非线性应力应变关系。开展波浪与系泊多体系统相互作用的物理模型试验研究，研究各影响因素对系泊多体系统运动响应和系泊系统受力的影响规律，与数值结果相互验证。

针对实际工程中广泛应用的多浮体问题，开展了多体系统水动力特性的研究。在势流理论下应用多体绕射、辐射理论建立多体结构水动力特性的频域分析模型，采用基于快速算法的高阶边界元法求解边界积分方程。分析不同波浪条件、结构几何特征、间距等影响因素对结构间水动力相互影响的变化规律及发生共振现象的条件。分别以典型的四柱结构及两方箱结构为主要研究对象，分析了四柱结构发生干涉共振的near-trapping现象，两方箱结构间距及波浪入射角度对水动力系数及波浪激振力的影响。通过对四柱结构及方箱结构的物理模型试验，进一步证实了数值模型的正确性，并通过实验现象分析进一步验证了多体间的干涉现象。利用模态法重点分析了铰接多浮体系统的运动响应特性。根据最小势能原理，通过拉格朗日乘子法建立铰接多体系统的运动响应方程，重点研究了铰接多浮体系统的运动响应特性。分析了水深、铰接位置等参数对铰接多浮体系统运动响应的影响。通过分析结构尺度与波长间的比值关系，得出了铰接多浮体系统在波浪作用下运动形态与这一比值的对应关系，解释了铰接多浮体系统运动响应机制。通过物理模型试验进一步分析了多体干涉现象并验证了数值模型的正确性。