浮基多体系统在波浪中展开的数值模拟

浮基多体系统在波浪中展开过程的顺序与快慢对系统的运动响应和连接处的力矩有较大影响。介绍了建立在齐次矩阵方法基础上的浮基多体系统时域运动求解,并对一具体浮基系统进行了建模和数值模拟,分析了上部机构以一定规律快速展开和慢速展开时系统的运动响应。结果表明,把齐次矩阵方法引入浮基多体系统的求解领域,其符号推导方便,运动学和动力学方程表达式变得相当简洁,而且编制程序也相对简便快捷。在相同波浪周期的情况下,多体系统的最大横摇角响应与波高正相关;在相同波高情况下,长周期的最大横摇响应要比短周期小;相对于波周期,波高对系统横摇响应的影响要大的多。

浮基多体系统在静水中展开过程的运动响应

为模拟浮基多体系统上部结构在展开时的顺序与快慢对浮基运动响应的影响,介绍了建立在齐次矩阵方法基础上的浮基多体系统运动时域求解方法,并对一个由4刚体组成的浮基多体系统进行了建模和数值计算,模拟了上部机构以一定规律依次展开或同时展开时系统的运动响应,得到了浮基在各工况下横摇、横荡和垂荡的时间历程曲线。数值模拟结果表明:对于这2种展开形式,浮基的横荡几乎不随展开时间和形式变化,影响比较明显的是垂荡和横摇。总的来说,该浮基多体系统同时展开的方式要优于依次展开的方式。

大翻转摆杆激励下水上浮基模型的运动响应

为进一步研究大翻转摆杆运动对浮基运动的影响,并检验齐次矩阵建模方法和数值模拟结果的正确性,在试验水池中进行了模型试验,用非接触六自由度运动测量仪和数据采集分析系统对浮基系统的运动响应进行了记录和分析。针对此浮基多体系统,用多体系统动力学的齐次矩阵方法建立相关数学模型并进行求解。试验数据和数值模拟结果吻合较好,说明齐次矩阵方法可有效、方便、快捷地模拟浮基多体系统的运动响应。结果表明,在上部结构运动的激励下,浮基也将产生运动,即多体之间存在耦合运动;漂浮在水面上的浮基运动,将激起浮基附近流场的变化,即浮基与水之间也存在耦合运动。