畸形波作用下张力腿平台运动响应分析

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本文基于势流理论方法求解畸形波对张力腿平台的作用,应用新波理论建立极限入射波浪模型,根据Cummins提出的由频域向时域转化的理论方法得到极限波浪力,在时域内对张力腿平台的运动响应问题进行了理论研究和数值模拟。首先,本文探讨了畸形波的记录、定义和生成机理等基本问题,介绍了Tromas等人(1991)提出的新波理论,建立了极限入射波浪模型。其次,本文阐述了频域计算方法。应用高阶边界元数值程序计算了开敞水域中截断圆柱的数值解,并与解析结果和WAMIT软件计算结果进行对比,验证了本文所应用频域数值方法的正确性。然后,本文采用静力方法和动力方法分别分析了张力腿平台的运动响应问题。其中,静力方法得到了张力腿平台水平偏移、垂直升沉、张力腿内张力及其张力腿刚度、初始张力之间定性关系,由分析结果可以看出,张力腿的刚度、预张力对张力腿平台相关参数的影响显著。在介绍了静力计算方法后,本文介绍了张力腿平台运动响应的时域模拟方法。时域内波浪力的计算,通过广义波浪力的脉冲响应函数与利用新波理论模型模拟的畸形波波面高度的卷积求得。在通过傅立叶变换得到时域下的附加质量和迟滞函数后,利用4阶Runge-Kutta方法求解结构的时域运动方程,得到结构物的运动响应和波浪力历程线。通过截断圆柱的时域结果与频域结果间的对比,验证了时域计算方法的正确性。最后,研究了张力腿平台的刚度系数同平台自振周期的关系,分析了不同刚度系数情况下的平台运动响应和张力腿受力情况。本文还研究了对于一个确定的张力腿平台,在不同平均周期畸形波作用下,张力腿平台的运动响应和张力腿受力问题。分析结果对工程实践具有一定的指导意义。
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