結(jié)構物海上入水安裝是海洋工程領域的重要研究方向,對保障大型海上結(jié)構的安全和高效運轉(zhuǎn)具有重要意義。本書系統(tǒng)闡述了海上入水安裝的背景意義與方法,基于已有的吊裝入水實驗和數(shù)值研究介紹模型實驗方法及數(shù)值模擬的基本原理;在此基礎上,從模型實驗和數(shù)值模擬兩個角度,對涉及氣、液兩相流交界面變化的復雜結(jié)構物在靜水與波浪條件下從接近水面、穿透水面到完全入水的全過程進行研究;深入探討入水過程中的入水力與結(jié)構物運動變化,內(nèi)容涵蓋靜水強迫入水、規(guī)則波吊裝入水、不規(guī)則波吊裝入水及不規(guī)則波懸停等內(nèi)容;著重分析波浪吊裝入水過程中纜繩張力的動態(tài)特性,為實際吊裝入水作業(yè)的極限吊裝速度與適宜海況的評估提供理論支撐。
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國家重點研發(fā)計劃國家自然科學基金科技進步獎一等獎,中國造船工程學會\人工智能學會會員,國家級實驗室/中心骨干成員.
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 結(jié)構物海上安裝研究背景 1
1.2 結(jié)構物海上安裝方法綜述 2
1.3 結(jié)構物吊裝法安裝研究意義 8
1.4 結(jié)構物吊裝法安裝研究概述 9
1.4.1 結(jié)構物吊裝入水實驗研究 9
1.4.2 結(jié)構物吊裝入水數(shù)值研究 10
本章參考文獻 12
第2章 結(jié)構物吊裝入水模型實驗 16
2.1 模型實驗設計和原理 16
2.1.1 實驗水池和結(jié)構物模型 16
2.1.2 相似準則及無量綱系數(shù) 19
2.2 模型實驗工況設計 19
2.2.1 靜水強迫入水實驗工況設計 19
2.2.2 規(guī)則波吊裝入水實驗工況設計 20
2.2.3 不規(guī)則波吊裝入水實驗工況設計 20
2.3 模型實驗布置 20
2.3.1 靜水強迫入水實驗布置 20
2.3.2 規(guī)則波吊裝入水實驗布置 21
2.3.3 不規(guī)則波吊裝入水實驗布置 22
2.4 本章小結(jié) 22
本章參考文獻 23
第3章 結(jié)構物吊裝作業(yè)數(shù)值方法 24
3.1 湍流模型 24
3.1.1 RANS湍流模型和數(shù)值計算方法 24
3.1.2 湍流封閉模型 25
3.2 剛體運動方程 26
3.3 流體體積函數(shù)法 28
3.3.1 流體體積函數(shù)法原理 28
3.3.2 自由液面波浪條件 29
3.4 計算域邊界條件及壁面處理 30
3.4.1 邊界條件的定義和性質(zhì) 30
3.4.2 壁面處理和壁面距離 30
3.5 重疊網(wǎng)格和自適應網(wǎng)格細化技術 32
3.5.1 重疊網(wǎng)格 32
3.5.2 自適應網(wǎng)格細化技術 33
3.6 本章小結(jié) 36
第4章 結(jié)構物靜水強迫入水分析 37
4.1 強迫入水數(shù)值模型建立 37
4.1.1 數(shù)值研究方案 37
4.1.2 計算域與邊界條件 38
4.1.3 網(wǎng)格設置與獨立性檢驗 38
4.2 強迫入水數(shù)值模型驗證 40
4.3 強迫入水數(shù)值結(jié)果分析 45
4.3.1 強迫入水砰擊時刻 45
4.3.2 沖擊持續(xù)時間及沖量 47
4.3.3 強迫入水垂向力估計 49
4.3.4 結(jié)構物動壓力分布 51
4.4 本章小結(jié) 54
本章參考文獻 54
第5章 結(jié)構物規(guī)則波吊裝入水 56
5.1 規(guī)則波吊裝入水數(shù)值模型建立 56
5.1.1 數(shù)值研究方案 56
5.1.2 計算域與邊界條件 56
5.1.3 網(wǎng)格設置 57
5.2 規(guī)則波吊裝入水數(shù)值模型驗證 58
5.3 規(guī)則波吊裝入水數(shù)值結(jié)果分析 60
5.3.1 規(guī)則波對結(jié)構物入水特征參數(shù)的影響 60
5.3.2 規(guī)則波對結(jié)構物運動的影響 66
5.3.3 規(guī)則波對纜繩拉力的動態(tài)影響 69
5.3.4 吊裝入水作業(yè)極限海況的估計 79
5.4 本章小結(jié) 80
本章參考文獻 81
第6章 結(jié)構物不規(guī)則波吊裝入水 82
6.1 不規(guī)則波吊裝入水數(shù)值模型驗證 82
6.2 不規(guī)則波吊裝入水數(shù)值結(jié)果分析 84
6.2.1 不規(guī)則波對結(jié)構物入水特征參數(shù)的影響 84
6.2.2 不規(guī)則波對結(jié)構物運動的影響 85
6.2.3 不規(guī)則波對纜繩拉力的動態(tài)影響 89
6.2.4 不規(guī)則波海況作業(yè)最少仿真次數(shù)確定 91
6.3 本章小結(jié) 93
本章參考文獻 93
第7章 結(jié)構物不規(guī)則波懸停分析 94
7.1 不規(guī)則波懸停實驗布置 94
7.2 不規(guī)則波懸停實驗結(jié)果分析 97
7.2.1 懸停位置對相對力的影響 98
7.2.2 懸停位置對縱搖角和橫搖角的影響 100
7.2.3 相關參數(shù)的譜分析 104
7.2.4 動態(tài)影響分析 105
7.3 不規(guī)則波懸停數(shù)值模擬 110
7.4 本章小結(jié) 112
本章參考文獻 113