多浮體防波堤水動力性能探析范文

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摘要：為給船舶或海洋結構物作業提供更好的海洋環境，本文以一種多浮體方箱型浮式防波堤為例，采用有限元建模，數值分析的方法，分析其在頻域內的附加質量的變化特性。在同一工況下，對比分析在單浮體狀態和多浮體狀態下的附加質量，為多浮體防波堤的進一步研究提供一定的參考。

關鍵詞：多體浮式防波堤；附加質量；數值分析

引言

世界上首個浮式防波堤是1811年安放在英國港的木質浮式防波堤[1]。Williams等[2-3]依據二維勢流理論，頻域方法，對單、雙浮筒浮防波堤的反射系數進行研究。結果表明其反射系數受幾何參數如堤寬、吃水和系泊纜剛度的影響較大。國內學者盛祖蔭和孫龍[4]研究了錨鏈系泊的矩形方箱式浮防波堤，其結果為擋水面積為消波效果的主要參數。本文以浮式防波堤的型式為研究對象，采用AQWA水動力分析軟件，對單浮體狀態和多浮體狀態一號體在頻域下對其附加質量進行對比分析。

一、多浮體間的水動力相互作用

多浮體間存在相互耦合。

二、防波堤及系泊系統的主要參數

兩狀態環境條件一致。水深為200m。系泊纜布置形式為八字纜，多浮體間有兩個平行纜和一對交叉纜，兩個浮體相距20m。

三、附加質量的對比分析

在兩種狀態下，橫蕩、縱蕩和垂蕩下的附加質量比另外三種自由度下的附加質量的數值小兩個數量級。縱蕩下，多浮體先減小再急劇增加，最后緩慢減小趨于定值；單浮體變化較為平緩。橫蕩下，兩種狀態都為先增大后趨于定值，多浮體在增大的過程中有一減小的突變值。垂蕩下，多浮體在減小過程中的極小值更低，總體走勢一致。橫搖下，兩狀態曲線基本一致，多浮體在起始段里有小幅波動。縱搖下，多浮體先減小后急劇增大，再趨于定值；單浮體數值變化較為平穩。艏搖下，兩狀態的總體走勢基本相同，先增大然后趨于定值，多浮體增大過程中有一極小值。

四、結論

基于三維勢流理論，建立浮式防波堤系統水動力模型，AQWA-LINE模塊對其進行頻域水動力性能分析，結論如下：（1）在給定的工況下，兩狀態運動相似，六個自由度的附加質量變化不盡相同。縱蕩、橫蕩和垂蕩方向上的數值比橫搖、縱搖和艏搖方向上的數值小2個數量級。（2）橫蕩和垂蕩的運動狀態相似，多浮體在10s左右有一減小的突變值，而后增大趨于定值。（3）縱蕩和縱搖曲線變化相似，多浮體在10s左右有一個急劇增大的過程，而后逐漸較小趨于定值。（4）橫搖和艏搖走勢基本相同，局部有較小的突變值。（5）曲線趨于定值后，多浮體狀態下的數值略大。

作者：雷林；周闖；袁培銀；劉俊良 單位：重慶交通大學