群桩在波浪作用下的水动力特性研究

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1、硕士学位论文群桩在波浪作用下的水动力特性研究Researchonhydrodynamicperformanceofpilearrayunderwaveaction学号：21006178大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论

2、文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：塑壅堕造生圃互亟垫丝空塑坚霉睦作者签名：堡至釜三垒日期：丝!主年—厶月』生日大连理工大学硕士学位论文摘要近年来，随着海上石油钻井平台、海上航运、海上风电及跨海大桥等海洋事业的发展，与之相适应的波浪对海上结构物作用的研究得到了广泛的关注。而在诸多的海上结构物中，桩柱结构物的应用尤为广泛，因而有必要开展桩柱结构在波浪作用下的水动力特性研究。目前国内外关于群桩波浪力的研究方法主要是基于物理模型试验，而基于数值模拟的研究相对较少；研究内容上，对于结构的研究主要集

3、中在双桩、三桩并串列结构和四桩方阵结构，此类结构研究成果对于比较复杂的群桩结构不再适用；对于影响因素主要考虑KC数、雷诺数只e、桩位、桩距、桩径等，而对波向的影响考虑很少。本文综合考虑以上问题，通过物理模型试验和数值模拟相结合的方法开展对群桩在波浪作用下的水动力特性研究。首先，通过物理模型试验分别研究了规则波和不规则波作用下，五桩结构的群桩效应。规则波部分，以孤立桩桩力为基础，考虑KC数和波向对群桩中各组成桩正向力系数、正向力和横向力之比、合力系数以及群桩正向总力系数的影响，最终给出各个桩桩力分配比例，明确群桩中各组成桩的受力；不规则波部

4、分，在规则波研究内容的基础上，重点研究群桩整体总力达到最大时，各组成桩的受力，并给出各组成桩受力占总力百分比，这样对于不规则波的研究更贴近于工程实际应用，从而为工程设计提供一定的设计依据。其次，数值模拟研究利用Fluent软件，基于粘性不可压缩流体的雷诺时均N．S方程和

5、j}一s湍流模型，采用有限体积法对控制方程进行离散，建立数学模型；基于质量源造波和动量源消波方法，在连续方程和动量方程中加入造波源项和消波源项，同时采用VOF方法捕捉自由表面，建立三维数值波浪水槽。通过数值模拟二阶Stokes波与理论波对比验证该数值波浪水槽造波和消波的有

6、效性；通过数值模拟孤立桩与波浪相互作用以及群桩与波浪相互作用，将数值结果与实验结果对照，验证该模型在处理三维结构物水动力学问题上的有效性和精确性。再次，基于通过验证的数值模型，进一步开展群桩在波浪作用下的水动力特性研究，在考虑KC数和波向的基础上，同时考虑相对桩距l／D对群桩受力的影响，最后通过对群桩涡量场的分析来确定群桩的受力机理。关键词：群桩效应；Fluent；质量源造波；三维数值波浪水槽；群桩系数；／fC数群桩在波浪作用下的水动力特性研究Researchonhydrodynamicperformanceofpilearrayunde

7、rwaveactionAbstractInrecentyears，withthedevelopmentofoffshoreoilplatform，navigation，offshorewindpower,cross—seabridgeetal，theresearchofwaterwaveloadsonoffshorestructureshasreceivedwidelyattention．Thepilestructuresarewidelyusedinvariousoffshorestructures．Itisnecessarytodis

8、cussthehydrodynamicperformanceofpilestructuresunderwaveaction．Recently,thestudymethodaboutwaveforceloadsongroupingpileshavemostfocusedonphysicsexperimentinthedomesticandoverseas，andnumericalsimulationmethodisrelativelyusedless．Inresearchcontent，thediscussesofstructureofpi

9、leshavemostconcentratedonbi-pilesintandemandparallelarrays，threepilesintandemandparallelarrays，a