轮船、浮筒、浮式浮标、半潜式平台等锚泊系统的海工建筑物在波浪等外在环境因素作用下产生摇荡运动,运动响应的大小决定了系统的安全稳定和工作性能,因此研究波浪作用下锚泊系统的动力响应是很有必要的。本文应用高阶边界元的数值方法,基于三维线性势流理论在时域内实现了浮筒运动响应的数值模拟。研究中得出的一些结论无论在理论上还是在实际工程中都有一定的参考和应用价值。 本文应用简单格林函数和摄动展开的理论方法在时域内对锚泊系统进行了数值模拟。具体方法是通过悬链线理论和B样条拟合求得浮筒所受的锚链力,然后求解结构的时域运动方程得到结构物的运动响应和锚泊系统的内部应力。 首先,本文应用高阶边界元数值程序在时域内求解开敝水域中固定圆柱的运动响应和受力大小,并与频域计算结果进行对比,结果符合良好。 然后,针对线弹性约束的系泊系统在波浪力作用下计算了圆柱的响应。在频域计算中考虑线弹性约束系统的刚度可以求得物体的位移和受力大小,用本文提出的高阶边界元数值程序在时域内计算物体的位移和受力大小并与频域结果对比,由于线弹性体系的自振原因使得系统按照多频率振荡,与频域结果吻合程度稍差,通过增加系统阻尼得到解决,使时域结果和频域结果符合良好,说明了本文所采用的数值计算方法的正确性。 另外,本文应用数学物理的悬链基本方程,推导出平衡悬链上的任意点的几何、力学计算方程,给出了链型静力平衡判别式,还建立了锚链松弛和张紧状态下锚链顶端位移与水平力及垂向力之间关系的分析程序,通过B样条函数方法拟合不出同吃水情况下物体的水平漂移量与锚链拉力之间的关系曲线,从而在时域计算中可以得到锚链力的大小。 最后,用本文的数值模拟方法计算了浮筒在波浪作用下运动响应,讨论了锚泊系统诸多变化因素对运动响应的影响,对工程实践有一定的指导意义。