新型航标装置浮体水动力特性数值模拟研究

余 葵，戴一锋，孟繁超，毛德涵，刘 阳，梁家华

（1.重庆交通大学 国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆 400074；2.重庆交通大学 重庆市桥梁通航安全与防撞工程技术研究中心，重庆 400074；）

引言

山区河流航段的传统航标位于山高水急、坡度接近90 度的悬崖边，航标的维护需要在悬崖新型上开展高空作业，维护难度大，存在极大的安全隐患。为此，重庆交通大学研发了新型自浮升降式航标装置，解决了传统航标寿命短、易出故障及维护困难的问题，提高了行船的通航安全系数。

新型航标装置的水动力特性十分复杂，受大气环境、波浪条件、水流条件和材料性质等诸多因素影响。浮体结构的稳定性受到风、浪、流等因素的共同作用，装置运行时，浮体结构及部分导向柱长期在30 m 水位变动区工作，浮体结构受到波浪影响很大。因此，研究浮体结构在波浪情况下的运行稳定性（水动力特性）是十分必要的。

1 软件建模

国内外学者对海上船舶、海洋平台和海上风机平台等浮体结构的水动力特性进行了较多研究，Inglis 等[1-3]通过二维船舶运动理论和三维船舶运动理论分别求解了不同形状浮体的水动力响应数值结果。并基于非线性势理论，对三维浮体结构在不同入射角波浪作用下的相互作用进行了数值研究。王凌宇等[4-6]通过水动力计算软件AQWA 中的频域计算模块和时域模，建立了类海蟒式波能装置的仿真模型。在单向规则波作用下，利用频域模块分析了入射波频率的变化对浮体的垂荡、纵荡两方向上的运动响应幅值算子、附加质量、辐射阻尼的影响，利用时域模块分析了浮体所受波浪力、浮体位移和速度随时间的变化。……