極地地區(qū)地理位置特殊、資源豐富，全球變暖使極地航道有望成為重要的國(guó)際運(yùn)輸干線，極地船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)研發(fā)工作需要更深入的基礎(chǔ)研究。本書(shū)以勢(shì)流理論為基礎(chǔ)，基于流域分解法，利用邊界元法，以單冰間航道、多冰間航道、非凍結(jié)港口、冰層覆蓋凍結(jié)港口四種典型極地冰區(qū)限制水域?yàn)槔M(jìn)行了極地冰區(qū)限制水域海洋結(jié)構(gòu)物水動(dòng)力、波動(dòng)模擬匹配計(jì)算方法的深入研究與介紹，旨在為極地冰區(qū)水動(dòng)力學(xué)研究提供相關(guān)理論依據(jù)，使讀者對(duì)典型極地冰況下浮體極地航道港口的水動(dòng)力載荷求解方案有所掌握，為極地作業(yè)海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)制造提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)支撐。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 水波、海冰相互作用 4
1.2.2 水波、海冰與結(jié)構(gòu)物相互作用 10
1.2.3 小結(jié) 13
1.3 本書(shū)主要研究工作 14
第2章 基于勢(shì)流理論的冰區(qū)流場(chǎng)定解問(wèn)題 18
2.1 概述 18
2.2 流域基本方程 18
2.2.1 基本假設(shè) 18
2.2.2 坐標(biāo)系定義 18
2.2.3 流域方程 19
2.3 自由面邊界條件 19
2.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)條件 20
2.3.2 動(dòng)力學(xué)條件 20
2.4 海冰覆蓋邊界條件 20
2.4.1 海冰覆蓋層水表面運(yùn)動(dòng)學(xué)條件 21
2.4.2 海冰覆蓋層水表面動(dòng)力學(xué)條件 21
2.4.3 海冰側(cè)表面邊界條件 25
2.4.4 海冰的端點(diǎn)邊界條件 25
2.5 其他邊界條件 25
2.6 穩(wěn)態(tài)解與邊界條件的線性化 26
2.7 色散方程 27
2.7.1 自由面流域色散方程 27
2.7.2 海冰覆蓋流域色散方程 28
2.8 邊界積分方程與Green函數(shù)解法 28
2.9 流域分解 29
2.10 本章小結(jié) 29
第3章 冰間航道船舶橫切片水動(dòng)力計(jì)算方法 30
3.1 概述 30
3.2 冰間航道流場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述 30
3.2.1 分域模型建立與坐標(biāo)系定義 30
3.2.2 基本方程與邊界條件 31
3.3 各子域的數(shù)學(xué)推導(dǎo)與處理 32
3.3.1 二維冰域內(nèi)的級(jí)數(shù)展開(kāi) 32
3.3.2 二維冰域內(nèi)的邊界積分方程 33
3.3.3 自由面流域內(nèi)Green函數(shù)法 35
3.4 子域交界面上的匹配處理 36
3.5 數(shù)值離散 38
3.6 二維浮體水動(dòng)力系數(shù)與運(yùn)動(dòng)方程 38
3.7 二維冰間航道浮體水動(dòng)力程序驗(yàn)證與數(shù)值計(jì)算 39
3.7.1 有效性驗(yàn)證 39
3.7.2 冰吃水對(duì)水動(dòng)力的影響 44
3.7.3 結(jié)構(gòu)物尺度比對(duì)水動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響 50
3.8 本章小結(jié) 54
第4章 多冰間航道水波散射近似計(jì)算方法 56
4.1 概述 56
4.2 多冰間航道流場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述 56
4.2.1 問(wèn)題描述與坐標(biāo)系建立 56
4.2.2 基本方程與邊界條件 57
4.3 流域分解匹配 58
4.3.1 第一種流域分解匹配方式 58
4.3.2 第二種流域分解匹配方式 61
4.4 基本解的由來(lái) 63
4.4.1 第一種流域分解的基本解 63
4.4.2 第二種流域分解的基本解 63
4.5 多冰間航道內(nèi)水波散射程序的驗(yàn)證與分析 64
4.5.1 近似方法的適用性和準(zhǔn)確性 65
4.5.2 多個(gè)相同子域內(nèi)的水波散射特性 66
4.5.3 海冰長(zhǎng)度對(duì)多冰間航道的影響 73
4.5.4 冰間航道寬度對(duì)多冰間航道的影響 75
4.5.5 非均勻多冰間航道模擬 76
4.6 本章小結(jié) 79
第5章 三維開(kāi)敞港口內(nèi)浮體水動(dòng)力計(jì)算方法 80
5.1 概述 80
5.2 無(wú)冰港口航道內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述 80
5.2.1 模型分域與坐標(biāo)系的建立 80
5.2.2 流域方程與邊界條件 81
5.3 兩個(gè)子域內(nèi)的數(shù)學(xué)推導(dǎo) 82
5.3.1 港口內(nèi)域邊界積分方程的建立 82
5.3.2 港口外域邊界積分方程的建立 83
5.4 內(nèi)外域的匹配與離散 84
5.5 三維浮體水動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)方程85
5.6 三維無(wú)冰港口浮體水動(dòng)力程序驗(yàn)證與數(shù)值分析 86
5.6.1 有效性驗(yàn)證 86
5.6.2 水動(dòng)力系數(shù)的振蕩特性 89
5.6.3 浪向角對(duì)浮體的影響 97
5.6.4 浮體停靠位置對(duì)浮體的影響 100
5.6.5 限制水域地形對(duì)浮體的影響 105
5.7本章小結(jié) 110
第6章 三維冰層覆蓋港口散射波浪場(chǎng)計(jì)算方法 111
6.1 概述 111
6.2 冰層覆蓋港口流場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述 111
6.2.1 模型分域與坐標(biāo)系定義 111
6.2.2 流域方程與邊界條件 112
6.3 兩個(gè)子域內(nèi)的數(shù)學(xué)推導(dǎo) 114
6.3.1 內(nèi)域速度勢(shì)級(jí)數(shù)展開(kāi)與邊界積分方程的建立 114
6.3.2 側(cè)向固壁條件的處理 115
6.3.3 外域邊界積分方程的建立 116
6.4 連續(xù)性條件的處理 117
6.5 數(shù)值離散 119
6.6 三維冰層覆蓋港口水波散射程序驗(yàn)證與數(shù)值計(jì)算 119
6.6.1 有效性驗(yàn)證 120
6.6.2 冰厚對(duì)海冰覆蓋港口的影響 122
6.6.3 浪向角對(duì)海冰覆蓋港口的影響 127
6.6.4 冰層覆蓋港口流域散射分布特性 130
6.7 本章小結(jié) 137
參考文獻(xiàn) 139
掃碼查看本書(shū)彩圖
新書(shū)資訊