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1 绪论1

1.1 研究背景和意义1

1.1.1 研究背景1

1.1.2 研究意义2

1.2 研究综述3

1.2.1 码头前系泊船运动响应及缆绳张力的数值研究4

1.2.2 波群对系泊船运动响应的作用9

1.2.3 码头前系泊船的物理模型试验研究10

1.3 研究内容12

2 风和流作用下系泊船的位移及缆绳张力研究14

2.1 数值模型的建立15

2.1.1 坐标系15

2.1.2 船舶受力分析15

2.1.3 缆绳对系泊船的作用力及力矩18

2.1.4 船舶对护舷撞击力及力矩19

2.1.5 水体对系泊船的恢复力矩20

2.2 风和流作用下系泊船非线性方程求解21

2.3 数值模型验证22

2.3.1 计算结果与文献结果对比22

2.3.2 计算结果与规范流力公式、试验结果和商业软件Opti-moor对比24

2.3.3 计算结果与第三方试验结果对比27

2.4 风和流作用下多种泊位长度和系缆方式的比较研究28

2.4.1 数值模拟条件30

2.4.2 数值模拟结果与分析32

2.5 本章小结36

3 规则波及风、流联合作用下系泊船的时域响应及缆绳张力研究38

3.1 基本假定和坐标定义39

3.2 控制方程和定解条件40

3.3 二阶平均漂移力43

3.4 时域波浪力计算45

3.5 风力、流力45

3.6 黏性阻尼46

3.7 时域下的水动力系数48

3.8 系泊船运动方程50

3.9 数值模型验证52

3.10 数值模拟59

3.10.1 二阶平均漂移力的影响59

3.10.2 初张力的影响61

3.10.3 缆绳材料的影响62

3.10.4 不同流速的影响63

3.10.5 不同风速的影响65

3.10.6 规则波、风、流作用下泊位长度及横缆墩墩位布置的优化研究66

3.11 本章小结76

4 不规则波浪及风、流联合作用下系泊船的运动响应及缆绳张力研究78

4.1 数值模型的建立78

4.1.1 坐标系78

4.1.2 运动方程79

4.1.3 时域波浪力计算79

4.1.4 缆绳对系泊船的作用力及力矩80

4.1.5 船舶对护舷撞击力和力矩80

4.2 数值模型验证81

4.3 不规则波浪、风与流联合作用下系泊船的运动响应及缆绳张力分析83

4.4 本章小结88

5 波群与系泊船的相互作用及缆绳张力研究89

5.1 数值模型90

5.1.1 波浪力计算90

5.1.2 波群波面模拟90

5.2 数值模拟93

5.3 横浪作用下系泊船的运动响应及缆绳张力94

5.3.1 不同群性参数下系泊船的缆绳张力97

5.3.2 不同群性参数下系泊船的运动响应99

5.4 顺浪作用下系泊船的运动响应101

5.4.1 不同群高因子GFH下系泊船的运动响应101

5.4.2 数值结果分析105

5.5 本章小结108

6 波浪群性与波浪统计特征值之间的关系及对船舶运动的影响109

6.1 波浪群性对波浪特征波高的影响109

6.1.1 谱峰因子γ与波浪特征波高的关系109

6.1.2 群性参数GFH、GLF与波浪特征波高的关系113

6.2 谱峰因子γ对油轮运动响应的影响115

6.2.1 差频波浪力计算115

6.2.2 数值模拟结果116

6.3 本章小结119

7 结论与展望120

7.1 结论120

7.2 展望123

参考文献124

附录 Filon积分134