线性分层流体中水波与结构物的相互作用

摘要

实际的海洋经常由于温度、密度沿铅垂方向的变化而呈现层化结构。本文采用线性连续分层模式，研究了水波与三类典型的海洋结构物(垂直薄板、水面漂浮矩形箱、截断圆柱)的相互作用，着重研究结构物对入射波的散射、振荡结构物的辐射以及结构物所受的波浪载荷问题。 本论文的主要工作和成果如下: 1)解析求解了线性分层流体中上述三种结构物的水动力特性问题。在Boussinesq近似下，基于分离变量法，导出了具有自由面的平面行进波的色散关系。计算结果表明，当入射波频率大于浮力频率时，流场中只有一种模态的平面行进波;当它小于浮力频率时，流场中可存在无数多个模态的平面行进波。 2)研究了水面漂浮和座底半潜式的垂直薄板的反射能量与透射能量，并对作用在薄板上的水平波浪力进行了计算分析。结果表明，流体的线性分层对水动力有显著影响。特别是，当入射波频率小于浮力频率时，与第一模态入射波的情形相比，其它模态入射波的能量转化量及其对薄板产生的水平波浪力都要大得多。 3)研究了水面漂浮矩形箱和截断圆柱在分层流体中的散射问题。计算分析表明，流体的分层效应十分明显，特别是在入射波频率小于浮力频率时，尽管第一模态入射波引起的结构物水动力变化较小，其它模态入射波产生的结构物的水动力变化却是不可忽视的。 4)当结构物在线性分层流体中做垂荡、横荡或横摇运动时，对振荡频率大于浮力频率的情形，仅在两种频率相近时，流体的线性连续分层所产生的附加质量和辐射阻尼才有一定影响;而当入射波频率小于浮力频率时，这种影响很大。 本文的结果表明，流体的分层对于结构物水动力学特性的影响是必须予以洽当考虑。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章连续分层流体中垂直薄板的水动力特性

第三章平面行进波与水面漂浮矩形箱的相互作用

第四章水波与截断圆柱浮体的相互作用

第五章结论与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文及参与的项目

致谢