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规则波作用下四锚浮标系统动力分析 总被引：1，自引：0，他引：1
随着水深的增加,海洋浮标系泊缆索的长度也增加,对其浮标系泊系统进行动力分析是非常重要的.基于势流理论,应用边界元方法在频域内计算浮标的附加质量和阻尼、一阶波浪力和二阶平均漂移力,通过快速傅里叶变换将计算结果转换到时域,应用莫里森公式计算浮标及其skirt的粘性阻尼力,应用非线性有限元方法计算系泊缆索张力,最后在时域内应用四阶Runge- Kutta法计算浮标的运动响应和系泊缆索张力.比较分析了两种水深条件下,不同skirt直径和缆索长度情况下浮标的水动力特性、运动响应和系泊缆索张力.计算结果表明,浮标skirt的存在对纵荡方向的附加质量和辐射阻尼基本没有影响,而垂荡方向的附加质量增加,辐射阻尼减小,且能够减小二阶平均波浪力的峰值. 相似文献
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当安装于水下航行体上的旋转装置质量或转动惯量达到一定程度时,其对水下航行体运动与操纵的影响是不可忽略的。针对安装于水下航行体上的旋转装置,分析了水下航行体运动时装置的陀螺效应。得出了旋转装置陀螺力的明确数学方程。不失方法的一般性,假设旋转装置只在运动坐标系的X轴方向有旋转角速度,推导了在考虑陀螺效应作用的情况下水下航行体的六自由度模型方程;以此为基础,建立了水下航行体的仿真模型并对水下航行体的水下运动特性进行了仿真,分析了旋转装置的质量、角速度对水下航行体运动特性的影响规律,从而为研究在考虑陀螺效应情况下的水下航行体操纵奠定了基础。 相似文献
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水下缆索运动建模过程中出现低应力松弛状态、大弯曲或扭转形变等状态,必须精细划分空间离散微元与时域求解步长以描述缆索曲率变化,进而避免数值求解奇异,这种处理方法使得求解水下缆索运动响应效率极为低下,甚至可能出现数值积分过程中截断误差与舍入误差累加导致的计算错误,无法描述水下锚泊、拖曳等系统的真实状态。针对精确描述水下柔性缆索的弯曲、扭转等形变状态及其对运动系统数学模型的影响,采用三次样条插值方法构建水下缆索微元空间形态,对连续水下缆索进行非线性离散处理,通过 Galerkin 余量消除方法实现求解域内满足缆索微元空间运动方程要求,建立了包含弯矩、扭矩作用的水下缆索动态运动数学模型与求解方法。通过与理论数值计算数据及海上实验数据对比分析,验证了本模型的准确性,可为水下锚泊系留、水下拖曳等系统的工程应用提供一种高效设计方法。 相似文献
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基于映像理论将部分反射直墙前物体的散射问题,等效于开敞水域中原物体的散射和关于直墙映像体散射的线性叠加进行求解。采用高阶边界元方法建立了部分反射直墙前二维任意形状物体波浪绕射和辐射问题的数值分析模型,通过与已发表的海底方箱和淹没圆柱结果的对比验证了数值模型的准确性。应用该模型研究了直墙反射系数幅值及相位、方箱与墙间距离等参数对水面方箱上波浪激振力、附加质量和辐射阻尼的影响。结果表明：直墙反射系数幅值越大,波浪激振力、附加质量和辐射阻尼的波动越大,附加质量在一些频率下出现负值;相位角的变化会改变波浪激振力、附加质量和辐射阻尼曲线的偏移,在低频区对升沉附加质量有显著影响;方箱距离直墙越远,方箱上的波浪激振力、附加质量和辐射阻尼随波数振荡的频率越快,峰值频率向低频侧移动。 相似文献
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本文在文献[1]的基础上,对三维空间水下缆索的张力、性状等问题进行了初步的探讨,给出了作为初值问题的水下缆索张力、性状等求解方法,从而为进一步研究水下缆索提供了一定的理论基础。 相似文献
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浮基多体系统自激运动响应的时域分析方法 总被引：2，自引：2，他引：2
浮基多体系统上部机构作业时不仅存在多体系统内部各物体间的耦合作用 ,还存在浮基与流场间的耦合作用。本文将浮基在流场中引起的辐射势表示为浮基加速度与时域规范化速度势乘积的卷积形式 ,导出流体动压力及静水系泊恢复力与浮基运动的关系。使用多刚体力学的凯恩方法得到系统的动力学方程。最后给出了在时域中数值求解系统运动响应的具体步骤 相似文献
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采用集中质量法研究了绷紧式系泊系统中系缆由于松弛-张紧过程产生的冲击张力。建立系泊缆绳离散的集中质量模型,对其独立单元进行受力分析并建立了单元的运动方程。给定缆绳上端点简谐激励,通过Ansys中的Aqwa模块,分析了缆绳的运动响应;针对缆绳运动响应过程中的三种状态进行了模拟计算,探讨了冲击张力产生的条件;研究了缆绳初始预张力、上端点激励幅值和频率、拖曳力系数、弹性模量以及单位长度质量对动态张力的影响。研究结果表明:这些影响因素不仅会影响缆绳动态张力的大小,也会对缆绳中的冲击张力产生一定的影响。 相似文献
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水下拖缆物理参数不均匀会影响拖缆的动力特性,研究非均匀拖缆的参数变化对拖缆动力特性的影响有一定的工程实际意义。建立了拖曳系统运动的三维数学模型,推导出了水下非均匀拖缆的稳态运动控制方程,在首尾两端加上相应的定解条件,直接求得或使用嵌套二分法求得非均匀拖缆在端点的初始值,进而求解稳态动力学方程。借助文献中的拖缆—海底拖车系统算例,通过计算结果的对比,验证了数学模型及计算方法的正确性。通过四阶龙格库塔法进行数值仿真计算,得到了稳态解,分析了非均匀拖缆自身物理参数变化对缆绳系统稳态运动的影响。结果表明,非均匀拖缆的切向阻力系数、法向阻力系数、直径和密度变化会影响稳态缆形和张力分布,影响的程度各不相同。最后给出了两个尾拖船系统非均匀拖缆的稳态运动算例。 相似文献
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Flexible segment model （FSM） is adopted for the dynamics calculation of marine cable being laid. In FSM, the cable is divided into a number of flexible segments, and nonlinear governing equations are listed according to the moment equilibriums of the segments. Linearization iteration scheme is employed to obtain the numerical solution for the governing equations. For the cable being laid, the payout rate is calculated from the velocities of all segments. The numerical results are shown of the dynamic motion and tension of marine cables being laid during velocity change of the mother vessels. 相似文献
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Dynamic Analysis of Towed and Variable Length Cable Systems 总被引：2，自引：3，他引：2
Towed cable systems are frequently used in marine measurements where the length of the towed cable varies during launch and recovery. In this paper a novel method for modeling variable length cable systems is introduced based on the finite segment formulation. The variable length of the towed cable is described by changing the length of the segment near the towing point and by increasing or decreasing the number of the discrete segments of the cable. In this way, the elastic effects of the cable can be easily handled since geometry and material properties of each segment are kept constant. Experimental results show that the dynamic behavior of the towed cable is consistent between the model and the physical cable. Results show that the model provides numerical efficiency and simulation accuracy for the variable length towed system. 相似文献
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Based on the fundamental equation of flexible cable dynamics for a towed system, an easily solved mathematical model is set up in this paper by means of appropriate simplification. Several regular patterns of spatial motion of towed flexible cables in water are obtained through numerical simulation with the finite difference method, and then modification and verification by trial results at sea. A technical support is provided for the towing ship to maneuver properly when a flexible cable is towed. Furthermore, the relations between two towed flexible cables, which are towed simultaneously by a ship, are investigated. The results show that the ship towing two flexible cables is safe under the suggested arrangement of two winches for the towing system, and the coiling/uncoiling sequences of the cables as well as the suggested way of maneuvering. 相似文献
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Werner Blendermann 《Applied Ocean Research》1987,9(4):224-233
In addition to tangential and transverse resistance, force deflection and maximum lift are characteristic for the hydrodynamic loading of cables and nets. Respective data are derived from model tests. Current cable loading functions are discussed, and a loading concept suitable for cables and nets is proposed. 相似文献
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A general set of 3-D dynamic field equations for a cable segment is derived based on the classical Euler-Kirchhoff theory of an elastica. The model includes flexural stiffness to remove the potential singularity when cable tension vanishes and can be reduced to the equations for a perfectly flexible cable. A hybrid model and a solution scheme by direct integration are then proposed to solve the oceanic cable/body system with a localized low-tension region. Numerical examples demonstrate the capability and validity of the formulation and the numerical algorithm. 相似文献