湍流局地平衡假设的新推论—齐次湍流动输运方程封闭模型与应用（Ⅱ）

在湍流局地平衡假设下,建立了齐次湍能输运方程封闭模型（HKE）,并在平板边界层的两种经典流动中加以检验,给出HKE封闭下的流速,湍流功能和湍流混合系数剖面的形式解,结果表明,HKE可以避免在流速剪切为零时的无湍流混合问题,其解与Laufer湍流实验吻合,因而KE模型比混合长理论有更合理的内涵,文中还给出HKE封闭的浅动力学模型,以湍应力和水位梯度力的平衡为运动的基本受力平衡,进行了模型的量阶分析和运动分析,当阻尼频率和运动频率同量阶时,惯性运动不可,在潮振荡占荡占优的浅海中,对流非线性相对于惯性运动为小量,当阻尼频率足够大时,科氏力项相对于湍应力也可能为小量。     

有压块海底管线水动力特性的实验研究

本文通过模型实验研究了在接近海底平面的波浪场作用下 ,加有压块的水平管的动力载荷 .在 Re=3× 10 3～ 2× 10 4 ,Kc=0 .5～ 15的范围内 ,测量了加有压块的水平管和压块本身的阻力和升力 .采用波面拟合法选取合理的波浪理论 ,本文使用 Stokes II阶波理论确定波浪场的速度和加速度 .     

基于波浪外干扰的新型动力定位控制系统

2005年11月30日，以上海交通大学为依托单位的国家863青年基金课题“基于波浪外干扰的新型动力定位控制系统研究”（编号：2004AA616200）通过验收。专家一致认为，课题全部完成了合同规定的研究内容，达到了预定的技术考核指标。     

泥质海床的黏弹塑性模型

为研究波浪在泥质海床上的波高衰减,该文利用不可压缩流体的基本方程建立了波浪作用下水和底泥耦合运动的数值模型,模型能适应各种形式的底泥本构关系.控制方程组采用有限体积法求解,自由表面和水与泥层的界面采用VOF方法模拟.通过对比研究黏性模型和黏弹塑性模型对于底泥引起波浪衰减现象的有效性表明,当底泥密度较小时,黏性模型可以较好地模拟底泥引起的波浪衰减,但底泥密度较大时,其塑性特征不能忽视,采用更具一般性的黏弹塑性模型才能较好地反映波浪衰减的趋势.     

规则波中船舶Froude-Krylov力的解析积分计算

Froude-Krylov力是船舶航行中所受的主要作用力,对Froude-Krylov力的精确计算尤为重要.将船体平均湿表面划分为一定数量的四边形平面面元,在每个面元局部坐标系内,对四边形平面面元的边长坐标进行参数化处理.对于给定的线性入射波波高函数,基于格林定理,推导了Froude-Krylov力在平面面元上的解析压力积分表达式,避免由于数值积分方法计算Froude-Krylov力产生的误差的同时,船体所需划分的面元数量大大减少.研究了水深在不同波长及浪向角下对船体所受Froude-Krylov力的影响,并进一步基于线性时域理论,对绕射力采用三维时域格林函数法进行计算.对具有前进速度的WigleyⅠ型船进行仿真,计算结果表明:水深大于船长的一半时,船体所受的Froude-Krylov力逐渐接近于无限水深所受的Froude-Krylov力;水深无限时,作用在船体上的波浪激励力计算结果与试验值在大部分频率范围内吻合较好.因此,由解析压力积分求取Froude-Krylov力的算法有效性得到验证.     

水深对超大型FPSO水弹性响应的影响

结合三维势流理论和有限水深复合格林函数,计算了浅水超大型浮式生产储油系统(FPSO)水弹性响应.该方法首先实现有限水深复合格林函数及其偏导数的数值算法,将其根植于三维势流理论中,形成了用于浅水海洋浮式结构物三维水弹性分析的方法.本文对一艘浅水超大型FPSO进行了数值计算,计算结果表明,船体的振动效应对不同波浪载荷产生不同的影响.