多浮体系统在波浪作用下运动响应的数值仿真研究

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(南京理工大学能源与动力工程学院，江苏 南京 210094)

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浮体系统在波浪循环载荷的作用下容易发生倾覆和共振，设计海上浮体时，需要对浮体的运动姿态及结构进行分析和计算。海上浮体的研究方法一般采用实验研究和理论研究，但是海洋环境极其复杂，实验研究耗时耗力，而理论研究则只能计算比较简单的物理情况，随着计算机技术的发展，数值仿真方法在海洋浮体研究当中越来越占有重要地位。Kashiwagi等[1]在二维情况下对规则形状的浮体运动进行了模拟研究。Koo[2]等对二维情况下驳船浮体在海上的运动进行了数值模拟。Hu[3]，Sueyoshi[4]和Zhao[5]等对二维情况下波浪与浮体的模拟进行了研究，并且与试验数据具有很好的吻合性。Pathak[6]等应用基于三维、欧拉、流体域体积(VOF)求解器的物理模型对单个浮体与波浪耦合进行了数值分析。Shivaji[7]研究了三维情况下波浪对临近两靠泊船体的动力学响应。Gu[8]等应用VOF方法对单个浮体与波浪的耦合数值进行了分析。勾莹[9]等研究了波浪与2个相连三维浮体的相互作用，同时发现箱体运动响应的共振现象。王桂波[10]对波浪与铰接浮体系统之间的作用进行了数值仿真，并且分析了入射波方向及周期对浮体系统的影响。梁辉[11]对水下脐带缆终端安装的多浮体运动响应进行了数值模拟研究。

综上所述，应用数值仿真研究海上浮体越来越多，但是，在海上浮体的数值模拟研究还处于发展阶段，基本只能处理简单问题和简单几何物体。……