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摘要：為給船舶或海洋結(jié)構(gòu)物作業(yè)提供更好的海洋環(huán)境，本文以一種多浮體方箱型浮式防波堤為例，采用有限元建模，數(shù)值分析的方法，分析其在頻域內(nèi)的附加質(zhì)量的變化特性。在同一工況下，對(duì)比分析在單浮體狀態(tài)和多浮體狀態(tài)下的附加質(zhì)量，為多浮體防波堤的進(jìn)一步研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：多體浮式防波堤；附加質(zhì)量；數(shù)值分析

引言

世界上首個(gè)浮式防波堤是1811年安放在英國(guó)港的木質(zhì)浮式防波堤[1]。Williams等[2-3]依據(jù)二維勢(shì)流理論，頻域方法，對(duì)單、雙浮筒浮防波堤的反射系數(shù)進(jìn)行研究。結(jié)果表明其反射系數(shù)受幾何參數(shù)如堤寬、吃水和系泊纜剛度的影響較大。國(guó)內(nèi)學(xué)者盛祖蔭和孫龍[4]研究了錨鏈系泊的矩形方箱式浮防波堤，其結(jié)果為擋水面積為消波效果的主要參數(shù)。本文以浮式防波堤的型式為研究對(duì)象，采用AQWA水動(dòng)力分析軟件，對(duì)單浮體狀態(tài)和多浮體狀態(tài)一號(hào)體在頻域下對(duì)其附加質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析。

一、多浮體間的水動(dòng)力相互作用

多浮體間存在相互耦合。

二、防波堤及系泊系統(tǒng)的主要參數(shù)

兩狀態(tài)環(huán)境條件一致。水深為200m。系泊纜布置形式為八字纜，多浮體間有兩個(gè)平行纜和一對(duì)交叉纜，兩個(gè)浮體相距20m。

三、附加質(zhì)量的對(duì)比分析

在兩種狀態(tài)下，橫蕩、縱蕩和垂蕩下的附加質(zhì)量比另外三種自由度下的附加質(zhì)量的數(shù)值小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。縱蕩下，多浮體先減小再急劇增加，最后緩慢減小趨于定值；單浮體變化較為平緩。橫蕩下，兩種狀態(tài)都為先增大后趨于定值，多浮體在增大的過(guò)程中有一減小的突變值。垂蕩下，多浮體在減小過(guò)程中的極小值更低，總體走勢(shì)一致。橫搖下，兩狀態(tài)曲線基本一致，多浮體在起始段里有小幅波動(dòng)。縱搖下，多浮體先減小后急劇增大，再趨于定值；單浮體數(shù)值變化較為平穩(wěn)。艏搖下，兩狀態(tài)的總體走勢(shì)基本相同，先增大然后趨于定值，多浮體增大過(guò)程中有一極小值。

四、結(jié)論

基于三維勢(shì)流理論，建立浮式防波堤系統(tǒng)水動(dòng)力模型，AQWA-LINE模塊對(duì)其進(jìn)行頻域水動(dòng)力性能分析，結(jié)論如下：（1）在給定的工況下，兩狀態(tài)運(yùn)動(dòng)相似，六個(gè)自由度的附加質(zhì)量變化不盡相同?？v蕩、橫蕩和垂蕩方向上的數(shù)值比橫搖、縱搖和艏搖方向上的數(shù)值小2個(gè)數(shù)量級(jí)。（2）橫蕩和垂蕩的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相似，多浮體在10s左右有一減小的突變值，而后增大趨于定值。（3）縱蕩和縱搖曲線變化相似，多浮體在10s左右有一個(gè)急劇增大的過(guò)程，而后逐漸較小趨于定值。（4）橫搖和艏搖走勢(shì)基本相同，局部有較小的突變值。（5）曲線趨于定值后，多浮體狀態(tài)下的數(shù)值略大。

作者：雷林；周闖；袁培銀；劉俊良 單位：重慶交通大學(xué)