透空圆柱体波浪散射及波浪辐射特性分析

在势流理论框架下,针对透空圆柱体在三自由度(纵荡、垂荡以及横摇)内微幅振荡的波浪散射及辐射问题,本文利用分离变量法和函数正交特性,建立了相应的无量纲解析计算模型。基于此,给出了纵荡、垂荡和横摇3个方向上浮体所受波浪力随入射波变化的曲线,分析了微幅振荡水动力系数随波长变化的变化趋势,计算结果与现有研究成果吻合良好。研究结果表明:在入射波低频区域内,透空系数的增加会使透空圆柱体的纵荡激振力和横摇力矩快速下降,而在高频区域内其影响相对较弱,垂荡激振力则基本不受影响;从整体看,透空薄壁的引入会改善圆柱体的水动力性能。研究结果不仅可以丰富透空结构波浪理论,而且对推动透空薄壁在新型海洋牧场建设、深水浮标标体设计等领域的应用具有一定的工程实践指导意义。