深吃水半潜平台参数纵摇运动的数值模拟与试验研究

深吃水半潜平台可改善传统半潜平台在线性波浪载荷下垂荡运动性能差的状况,然而当吃水增加时会伴随有非线性大幅参数纵摇运动的发生。论文开展了深吃水半潜平台参数纵摇运动的数值预报与模型试验,采用6自由度弱非线性时域数值模型进行了不同波高和波频的规则波中参数纵摇数值预报。通过数值模拟和试验研究发现,随着波幅增大,回复力的非线性变化显著,会发生大幅参数纵摇运动。当参数纵摇运动发生时,纵摇周期为垂荡周期的2倍,纵摇幅度显著增加,参数纵摇发生的波频约为纵摇运动固有频率的2倍。

多自由度波浪能装置参数激励运动研究

为了研究多自由度波浪能装置的参数激励运动及其对波能俘获能力的影响,利用势流理论建立多自由度轴对称型波浪能装置的频域和时域仿真模型,将垂向动力输出(PTO)机构安装在PTO管内,使浮体在波浪作用下沿管滑动.纵、横摇铰接轴分别连接PTO机构,PTO阻尼力矩与纵、横摇角速度成正比.设垂向PTO阻尼力与浮体沿管滑动速度成正比,为了评估参数激励运动,仅在时域模型中将垂向PTO阻尼力分解到垂向和水平方向时保留非线性项.结果表明,垂向PTO阻尼力是装置产生参数激励运动的主要原因.产生参数激励运动时,垂向PTO俘获的波浪能降低,参数激励运动的周期范围随波高、垂向PTO阻尼系数的增大而变宽.随浪工况,垂向和纵摇PTO均连接PTO阻尼时,若纵摇PTO阻尼力矩系数较小,则参数纵摇和参数横摇同时发生;反之,若纵摇阻尼力矩系数较大,参数纵摇受抑制,但会产生大幅值参数横摇;若要完全抑制装置的参数共振,纵摇和横摇PTO均须设置适当大小的PTO阻尼.