波浪中固定浮式结构与自由浮动结构窄缝间流场分析(3)
1.2 国内外研究现状及发展趋势1.2.1 多浮体干扰的理论研究多浮体水动力干扰理论研究主要包括浮式结构窄缝间流体的运动、窄缝间流体与浮式结构之间的相互作用。上个世纪六十年代，多浮体水动了理论研究主要基于二维的切片理论。1969年Ohkusu[1]将单个圆柱升沉运动的求解方法发展到两个圆柱体的水动力计算，其效果很好。其后，Ohkusu[2]又采用该方法研究结构物周围船体的摇荡问题，结果显示大浮体与小浮体之间存在波浪遮蔽效应。1986 年 Fang 和 Kim[3]在预测斜浪中前进的两船的水动力耦合运动时采用了二维切片理论。结果表明，与单船运动相比较，有耦合作用的两船运动明显不同，并且两船的横摇运动幅值有所减小。在水动力理论研究和计算机硬件技术发展的推动下，三维数值模拟的研究开始出现。1979 年 Van Oortmerssen[4]推广了 Faltinsen 提出的面元法，然后用该方法求解了在航速为零情况下方盒与圆柱耦合作用的水动力系数，其结果与模型试验吻合度高。Loken[5]于 1981年]分析波浪中多个邻近船体的运动时，同样采用了面元法，其求解出的波浪慢漂力结果在窄缝区域外合理，但在共振周期附近较试验值大出许多源[自-优尔*`论/文'网·www.youerw.com。Kagemoto 和 Yue[6]在 1986 年提出波浪交互理论，此方法正在计算浮体数目较多的情况时能大大提高计算效率，但此方法局限于无交叉垂直投影的阵列。随着高阶的边界元方法的发展，计算精度不断提高了。S.Y.Hong[7]于 2005年在计算多浮体在频域下的水动力参数采用了高阶边界元法（HOBEM），并展开对应的模型试验。计算结果表明，应用此方法得到的浮体运动和慢漂力与实验结果更为吻合。但是在求解窄缝间水体共振问题时，计算结果过大，难以预报；在首迎浪的状况下，此共振现象最为剧烈，并随着浪向从船首向舷侧的变化而衰减。在计算机技术的推动下， 直接的时域求解方法开始应用于水动力研究。S. Y.Hong[8]于 2010 年求解时域 Laplace 方程时使用了有限元方法，与模型试验结果对比，其得到多体水动力干扰时域结果的吻合度明显高于普通边界元法和高阶边界元法。但此种方法局限于短时间的时域模拟，而且计算效率低下。Lu[9]于 2010采用有限元方法计算一个三个矩形并排浮体系统窄缝间流场运动，得到窄缝间的波数与浮体的水平作用力，其结果与前人已发表的结果一致。