[發明專利]一種考慮波浪入射角度的帶開孔板海洋結構物水動力分析方法及裝置

有效

• 申請號: 202110665306.9
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113392598B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 趙洋;劉勇;李華軍;何舒玥
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 張明明

本發明提供了一種考慮波浪入射角度的帶開孔板海洋結構物水動力分析方法及裝置，屬于水動力分析技術領域。將開孔板所在流域分為3個區域，在區域2中，斜向入射波的速度勢以及速度勢法向導數滿足奇異邊界積分方程和超奇異邊界積分方程，將區域2的邊界離散為N個單元，通過離散化的邊界積分方程，建立代數方程組，結合相應的邊界條件，求解所述代數方程組，得到離散后各個單元的速度勢以及速度勢外法線導數，并進一步求解得到帶開孔板海洋結構物的反射系數、透射系數和波浪力。本發明能夠快速、合理分析斜向波作用下帶開孔板結構物的水動力特性，為實際工程設計提供重要參考。

技術領域

本發明屬于水動力分析技術領域，具體涉及一種考慮波浪入射角度的(考慮波浪入射角度的)帶開孔板海洋結構物水動力分析方法及裝置。

背景技術

開孔薄板結構能夠有效的耗散波浪能量，并且可以很好的降低結構受力，因此帶開孔薄板的海洋結構物已經在實際工程中得到大量應用。在實際工程中，入射波往往為非正向入射，能夠準確評估斜向波入射情況下，帶開孔薄板結構的消浪效果和波浪力，對于海洋結構物的安全與功能設計具有重要意義。目前的理論解析手段對于海洋結構物的形狀有著嚴格的要求，而時域計算流體力學模擬方法難以有效滿足工程上快速分析帶開孔板復雜結構物的水動力特性的需求，亟需一種能夠快速、合理分析考慮波浪入射角度的帶開孔板結構物水動力特性的方法。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種考慮波浪入射角度的帶開孔板海洋結構物水動力分析方法及裝置，快速、合理分析考慮波浪入射角度的帶開孔板結構物水動力特性。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種考慮波浪入射角度的帶開孔板海洋結構物水動力分析方法，具體為：

在開孔板前側x＝-l和后側x＝l處，分別引入兩條虛擬邊界AB和CD，將整個流域分為：區域1，虛擬邊界AB左側的外場；區域2，開孔板所處水域；區域3，虛擬邊界CD右側的外場；

在區域2中，斜向入射波的速度勢以及速度勢法向導數滿足以下奇異邊界積分方程和超奇異邊界積分方程：

式中，P(ξ,η)表示源點，Q(x,z)表示場點，n_P和n_Q表示源點P和場點Q所在位置的邊界外法線方向矢量，φ[P(ξ,η)]和φ[Q(x,z)]分別表示在源點和場點處的流體速度勢，α(P)為固角系數，Γ表示計算區域2的所有邊界，U(Q,P)是修正的亥姆霍茲方程的基本解，T(Q,P)、L(Q,P)和M(Q,P)均為與基本解有關的函數，α(P)為固角系數；

將區域2的邊界離散為N個單元，當源點位于開孔板右側邊界Γ⁺上時，應用超奇異積分方程，源點位于開孔板左側邊界Γ^-以及其他邊界時則應用奇異積分方程；通過離散化的邊界積分方程，可以建立如下代數方程組：

式中，φ_(m)和分別表示在第m個單元上中點的速度勢和速度勢外法線方向導數，a_mn、b_mn和為方程系數；

結合相應的邊界條件，求解所述代數方程組，得到離散后各個單元的速度勢以及速度勢外法線導數，并進一步求解得到帶開孔板海洋結構物的反射系數C_R和透射系數C_T：