表面移动载荷引起的水弹性波波阻

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• 论文作者：李继锁 ; 卢东强
• 年：2016
• 作者机构：上海大学上海市应用数学和力学研究所;上海市力学在能源工程中的应用重点实验室;
• 论文关键词：粘弹性 ; 移动载荷 ; 波阻 ; 有限深
• 会议召开时间：2016-10-20
• 会议录名称：第九届全国流体力学学术会议论文摘要集
• 语种：中文
• 分类号：P75
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第九届全国流体力学学术会议
• 会议地点：中国江苏南京
• 主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：47k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

海洋超大型浮式结构物(VLFS)技术对我国开发海洋资源、增强国家经济和国防实力都具有非常重要的意义。相对于传统的海洋结构物,VLFS作为公里量级的海洋结构物,在海洋环境中的弹性变形是不容忽视的,而研究这些弹性变形所产生的挠曲波对设计和使用VLFS有着难以取代的帮助。在理论研究中,可以将VLFS模拟成漂浮在无粘流体表面的弹性梁/板,而结构物上的运载器(飞机,汽车)则可近似为一类集中载荷。本文主要在线性势流理论框架下,研究了漂浮在有限深无粘性流体上的无限长粘弹性薄板受到移动载荷作用后所受到的水弹性波(挠曲重力波)波阻。移动载荷的形式分为二维线源和三维点源,并采用Dirac函数进行描述。为了更加精确的计算薄板的特性,采用线性的Kelvin-Voigt粘弹性模型模拟薄板。采用Laplace方程作为控制方程,建立运动学和流固耦合的动力学边界条件。使用Fourier积分变换法,得到积分形式的波阻解,然后用Cauchy留数定理和最速下降法,并用无量纲化时间松弛因子做小参数摄动展开,推导出水弹性波阻的解析表达式。研究结果发现,对于稳态情形,当载荷速度小于最小相速度时,无水弹性波阻产生,稳态波形与静载下板的挠度分布相似;当载荷速度大于最小相速度时,水弹性波阻存在;随载荷速度的增加,波阻并先从某一有限值递增到最大值后而衰减,而且粘弹性松弛因子越大波阻衰减的越快。对于瞬态情形,当载荷速度处于亚临界速度区域时,水弹性波阻存在并呈指数衰减。在临界速度时水弹性波阻为有限值,并随时间衰减最终达到稳态情形。通过比较表面移动载荷在亚临界速度,临界速度和超临界速度时所受到的波阻,可得到在亚临界速度区域时松弛因子对粘弹性板所受波阻的影响最大。

引文