海洋波浪对潜体的作用研究

论文摘要

波浪是水质点在外力作用下所形成的波动运动。海洋波浪可分为海洋表面波和海洋内波两个部分,内波同表面波一样在海洋中起着重要的动力学作用,对海洋中的潜体影响作用极大。本文基于分层流体是不可压缩的理想流体,流动是无旋的,扰动是微小的假定,考虑海洋表面波和内波作用力的共同作用,利用边界元方法计算了波浪(表面波和内波)对潜体的一阶波浪力和一阶波浪力矩,分析得到了潜体近水面工作时的最佳潜深。同时对三层海模式下内波的色散关系也进行了研究。首先,在势流理论基础上,利用边界元方法,建立了求解绕射势的数学模型。采用Haskind的方法,把水动力学和物体动力学分解开来,得出了两层海模式下的Green函数及其对应的色散关系,并建立了边界积分方程。其次,对潜体在两层海模式中受到的表面波和内波作用力与力矩分别进行了数值计算,对在不同水深下的细长回转体所受的一阶波浪力与力矩进行了比较与研究,得出相应的结论。接着,通过两种不同的组合方式对界面内波、表面波的力(矩)进行叠加,得到了不同深度下潜体所受到最大作用力(矩),分析得到潜体在近水面航行时的最佳潜深。最后,就密度三层成层状态下的内部波动规律,以小振幅波理论为基础进行分析,计算了一阶近似方程的色散方程,得到三层成层流体(刚性水平面)内部界面波有两个运动模态,并通过计算不同深度比和不同密度比的水平波数,分析了深度和密度对其的影响,得出相应的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 1 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 研究历史与现状
• 1.3 本文的选题背景
• 1.4 论文的主要工作内容
• 2 第二章 边界积分方程和波浪力的计算
• 2.1 引言
• 2.2 边界元法
• 2.3 连续分层海模式中的格林函数
• 2.4 波浪力的计算
• 2.5 本章小结
• 3 第三章 近水面波浪力的计算与分析
• 3.1 引言
• 3.2 理论方法
• 3.3 数值计算
• 3.4 本章小结
• 4 第四章 两层海内波作用的波浪力计算与分析
• 4.1 引言
• 4.2 理论方法
• 4.3 数值计算
• 4.4 组合叠加
• 4.5 本章小结
• 5 第五章 三层海中内波的色散关系计算和分析
• 5.1 引言
• 5.2 基本方程和定解条件
• 5.3 色散方程的推导和简化
• 5.4 数值计算和分析
• 5.5 本章小结
• 6 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢