结构物海上入水安装是海洋工程领域的重要研究方向，对保障大型海上结构的安全和高效运转具有重要意义。本书系统阐述了海上入水安装的背景意义与方法，基于已有的吊装入水实验和数值研究介绍模型实验方法及数值模拟的基本原理；在此基础上，从模型实验和数值模拟两个角度，对涉及气、液两相流交界面变化的复杂结构物在静水与波浪条件下从接近水面、穿透水面到完全入水的全过程进行研究；深入探讨入水过程中的入水力与结构物运动变化，内容涵盖静水强迫入水、规则波吊装入水、不规则波吊装入水及不规则波悬停等内容；着重分析波浪吊装入水过程中缆绳张力的动态特性，为实际吊装入水作业的极限吊装速度与适宜海况的评估提供理论支撑。
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国家重点研发计划国家自然科学基金科技进步奖一等奖,中国造船工程学会\人工智能学会会员,国家级实验室/中心骨干成员.
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 结构物海上安装研究背景 1
1.2 结构物海上安装方法综述 2
1.3 结构物吊装法安装研究意义 8
1.4 结构物吊装法安装研究概述 9
1.4.1 结构物吊装入水实验研究 9
1.4.2 结构物吊装入水数值研究 10
本章参考文献 12
第2章 结构物吊装入水模型实验 16
2.1 模型实验设计和原理 16
2.1.1 实验水池和结构物模型 16
2.1.2 相似准则及无量纲系数 19
2.2 模型实验工况设计 19
2.2.1 静水强迫入水实验工况设计 19
2.2.2 规则波吊装入水实验工况设计 20
2.2.3 不规则波吊装入水实验工况设计 20
2.3 模型实验布置 20
2.3.1 静水强迫入水实验布置 20
2.3.2 规则波吊装入水实验布置 21
2.3.3 不规则波吊装入水实验布置 22
2.4 本章小结 22
本章参考文献 23
第3章 结构物吊装作业数值方法 24
3.1 湍流模型 24
3.1.1 RANS湍流模型和数值计算方法 24
3.1.2 湍流封闭模型 25
3.2 刚体运动方程 26
3.3 流体体积函数法 28
3.3.1 流体体积函数法原理 28
3.3.2 自由液面波浪条件 29
3.4 计算域边界条件及壁面处理 30
3.4.1 边界条件的定义和性质 30
3.4.2 壁面处理和壁面距离 30
3.5 重叠网格和自适应网格细化技术 32
3.5.1 重叠网格 32
3.5.2 自适应网格细化技术 33
3.6 本章小结 36
第4章 结构物静水强迫入水分析 37
4.1 强迫入水数值模型建立 37
4.1.1 数值研究方案 37
4.1.2 计算域与边界条件 38
4.1.3 网格设置与独立性检验 38
4.2 强迫入水数值模型验证 40
4.3 强迫入水数值结果分析 45
4.3.1 强迫入水砰击时刻 45
4.3.2 冲击持续时间及冲量 47
4.3.3 强迫入水垂向力估计 49
4.3.4 结构物动压力分布 51
4.4 本章小结 54
本章参考文献 54
第5章 结构物规则波吊装入水 56
5.1 规则波吊装入水数值模型建立 56
5.1.1 数值研究方案 56
5.1.2 计算域与边界条件 56
5.1.3 网格设置 57
5.2 规则波吊装入水数值模型验证 58
5.3 规则波吊装入水数值结果分析 60
5.3.1 规则波对结构物入水特征参数的影响 60
5.3.2 规则波对结构物运动的影响 66
5.3.3 规则波对缆绳拉力的动态影响 69
5.3.4 吊装入水作业极限海况的估计 79
5.4 本章小结 80
本章参考文献 81
第6章 结构物不规则波吊装入水 82
6.1 不规则波吊装入水数值模型验证 82
6.2 不规则波吊装入水数值结果分析 84
6.2.1 不规则波对结构物入水特征参数的影响 84
6.2.2 不规则波对结构物运动的影响 85
6.2.3 不规则波对缆绳拉力的动态影响 89
6.2.4 不规则波海况作业最少仿真次数确定 91
6.3 本章小结 93
本章参考文献 93
第7章 结构物不规则波悬停分析 94
7.1 不规则波悬停实验布置 94
7.2 不规则波悬停实验结果分析 97
7.2.1 悬停位置对相对力的影响 98
7.2.2 悬停位置对纵摇角和横摇角的影响 100
7.2.3 相关参数的谱分析 104
7.2.4 动态影响分析 105
7.3 不规则波悬停数值模拟 110
7.4 本章小结 112
本章参考文献 113
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