浮动海洋结构物诱发准陷波现象的模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51809037
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Floating platforms are usually supported by several vertical columns. As the distance between the neighboring columns is typically small, the hydrodynamic interference effects are significant. At certain wave frequencies, an important phenomenon known as near-trapping could occur. When this phenomenon occurs, a large amount of trapped waves and a rather large amplification of free surface oscillation can be observed within the local vicinity of the columns, which brings extremely negative effects to structural safety and air-gap design. The motion response of offshore platforms has obvious nonlinear characteristics and the prediction of near-trapping phenomenon for moving bodies is a complicated task. Existed research theories and achievements about near-trapping phenomenon concerning fixed bodies cannot meet the requirements of practical engineering. In view of this, a numerical model is developed in this research based on the Cummins method and higher-order boundary element method (HOBEM), in which the nonlinear effects of the second-order incident waves and the motion response have been considered. As the research approaches based on the assumption of small-amplitude motion have limitations in investigating the hydrodynamics of bodies undergoing large-amplitude motions, the twice expansion analysis method has been employed in the research to overcome the limitations. In addition, the wave loading and wave elevation are considered as functions of incident wave amplitude only in the conventional Cummins method and the effects of the nonlinear motion response cannot be taken into account in a strict manner. To fix this problem, a modified Cummins method is developed based on the use of the quadratic transfer function (QTF) components in this research and the application of this modified method can ensure an accurate and strict prediction of the second-order wave loading and wave elevation. Then the present numerical model can be used as an effective tool for the investigation of the near-trapping phenomenon. Thereafter numerical simulation and experimental study are performed. The mechanism for the influence of the wave parameter, structural parameter and motion response on the near-trapping phenomenon and that for its occurrence have been investigated. Through the investigation in the present study more reasonable guidance can be provided for the air-gap design of offshore platforms.
海洋平台的支撑立柱通常布置在彼此相距较近的位置,特定条件的入射波会诱发准陷波现象,使大量入射波滞留在结构周围并引起大幅波面振荡,对结构安全带来不利影响。同时,海洋平台的运动响应具有明显的非线性特征,对浮动物体准陷波现象的预报是项复杂工作,现有关于固定物体准陷波问题的研究成果无法满足实际工程需要。为此,本项目将基于频时转换理论并应用高阶边界元方法建立计及物体运动非线性影响的二阶数值计算模型,通过应用两次展开来解决基于小位移假定的分析方法在求解大幅运动物体水动力问题上存在的不足,同时,通过引入平方传递函数分量来解决基于单参数摄动展开的频时转换过程无法根据实时物体运动计算结构荷载以及响应波高的问题,进而实现对浮动物体准陷波现象的有效分析。分别开展物理模型实验与数值模拟研究,探究波浪参数、结构几何特征以及物体运动特征对准陷波现象的影响规律,揭示准陷波现象的产生机理,为海洋结构物的气隙设计提供参考。

结项摘要

围绕波浪与漂浮以及固定多立柱式海洋结构相互作用问题开展系统研究工作,基于高阶边界元方法建立了单向、双向、单色以及双色海洋波浪与固壁以及开孔多立柱式结构相互作用的数值计算模型,通过应用自适应高斯积分以及建立辅助界分方程有效解决了准奇异以及奇异积分计算问题,通过分析散射波的远场演变特性,建立了无穷域上快速振荡积分的高效计算方法。基于上述分析方法,实现对入射波-入射波、入射波-物体运动以及物体运动-物体运动不同类别耦合作用问题的有效分析。将所建立数值模型已用于开敞、非开敞、漂浮以及座底柱群结构的分析研究中,对于布置于岸壁直墙前的柱群结果,通过应用镜像理论将非开敞水域下单向波作用问题转化为开敞水域下双向波作用问题。基于所建立数值模型开展系统的数值计算研究工作,并通过开展实验研究对数值工作进行补充和完善,对准陷波现象影响的产生机理与影响因素进行分析和研究。数值计算与实验结果表明,在非线性双色海洋波浪作用下,当不同入射波的合频以及差频频率与柱群结构的准陷波频率接近时,二阶准陷波现象将被激励起,因此,当波浪非线性效应较强时,准陷波现象可以在更为广泛的频率范围内被激励起。当采用开孔壁面结构时,由于水质点流经开孔介质时会产生能量的耗散,因此会有效降低准陷波现象发生时的响应波高。同时,由物体运动产生的辐射波会对陷波现象发生时的波面分布特性产生显著干扰,由于辐射波与局部波面运动间的相对相位关系,物体运动可以增强局部区域的陷波运动。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Analytical modeling of water wave interaction with a bottom-mounted surface-piercing porous cylinder in front of a vertical wall
水波与垂直墙前底部安装的表面穿孔多孔圆柱体相互作用的分析模型
  • DOI:
    10.1016/j.jfluidstructs.2019.05.013
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Journal of Fluids and Structures
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    丛培文;Wei Bai;滕斌
  • 通讯作者:
    滕斌
Local Enhancements of the Mean Drift Wave Force on a Vertical Column Shielded by an Exterior Thin Porous Shell
外部薄多孔壳屏蔽的垂直柱上平均漂流波力的局部增强
  • DOI:
    10.3390/jmse8050349
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Journal of Marine Science and Engineering
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    丛培文;Yingyi Liu
  • 通讯作者:
    Yingyi Liu
Fluid resonance in the narrow gap of a box-wall system under cnoidal wave action
椭圆形波作用下箱壁系统窄间隙中的流体共振
  • DOI:
    10.1016/j.oceaneng.2021.109774
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Ocean Engineering
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Sheng-chao JIANG;Qian GU;Pei-wen CONG
  • 通讯作者:
    Pei-wen CONG
Hydrodynamic interaction among multiple columns in front of a vertical wall
垂直墙前的多个柱之间的流体动力相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.oceaneng.2019.106877
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Ocean Engineering
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    丛培文;陈丽芬;勾莹
  • 通讯作者:
    勾莹
Theoretical modeling of hydrodynamic characteristics of a compound column-plate structure based on a novel derivation of mean drift force formulation
基于平均漂移力公式推导的复合柱板结构水动力特性的理论建模
  • DOI:
    10.1177/1475090218808019
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛培文;Yingyi Liu;勾莹;滕斌
  • 通讯作者:
    滕斌

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

浅水中浮体在波浪作用下运动的三维时域计算模型
  • DOI:
    10.16483/j.issn.1005-9865.2016.01.001
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    海洋工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张俊生;滕斌;丛培文
  • 通讯作者:
    丛培文
A new approach to low-frequency QTF and its application in prediction slow drift force
低频QTF新方法及其在慢漂移力预测中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Ocean Engineering
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    丛培文;勾莹;滕斌
  • 通讯作者:
    滕斌
四柱结构波浪绕射模型试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    海洋工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丛培文;滕斌;章康;黄一凡;勾莹
  • 通讯作者:
    勾莹
准陷波现象对多柱平台特征内力影响的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国海洋平台
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范文华;滕斌;丛培文;毛鸿飞
  • 通讯作者:
    毛鸿飞

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码