三层流体中入射波作用下直立圆柱支撑圆板的水弹性响应

摘要

将海洋超大型浮式结构简化成弹性薄板,固结于贯穿海洋全深度的直立圆柱以限制其刚体位移,将海洋近似为有限深三层均匀流体.本文在理想、不可压流体、无旋流场和小振幅波的假设下,解析研究了入射波浪与超大型浮式结构的水弹性相互作用,求解波浪的散射和结构受力.将整个流场划分为开阔水域与板覆盖水域,分别在2个区域对速度势函数进行展开,利用开阔水域垂向本征函数和适合三层流体的新型内积定义式,对匹配方程以及直立圆柱侧面边界条件做内积,以简化方程并最终求解.分析了不同流体、弹性板参数与不同位置波入射时结构的水弹性响应.研究结果表明:高阶衰减模态对结果的贡献较小,在力、弯矩上基本可以忽略不计.表面波模态与界面波模态入射相比,引起的波幅在开阔水域各个界面上较大,但相应模态的波数较小.在界面波模态入射时,有能量从界面波模态转移到了表面波模态.