波浪作用下并聯(lián)三箱間窄縫內(nèi)流體共振

冉雅晴， 姜?jiǎng)俪?， 耿寶磊

(1. 大連理工大學(xué) 運(yùn)載工程與力學(xué)學(xué)部 船舶工程學(xué)院， 遼寧 大連 116024；2. 交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院 港口水工建筑技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室 工程泥沙交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300456)

0 引 言

隨著海洋資源開發(fā)不斷向深水和超深水方向發(fā)展，浮式液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)(Floating Liquefied Natural Gas System，F(xiàn)LNG)和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading，F(xiàn)PSO)等大型海上浮式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)越來越受到人們的青睞。在這些大型海上浮式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的作業(yè)過程中，通常采用一條或多條穿梭油船與其并聯(lián)進(jìn)行油氣外輸。此時(shí)，浮式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與穿梭油船間會(huì)出現(xiàn)相對于結(jié)構(gòu)尺度小得多的狹窄縫隙。當(dāng)入射波浪頻率與縫隙間流體自振頻率耦合時(shí)，縫隙流體會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的大振幅共振，對結(jié)構(gòu)物作業(yè)產(chǎn)生重要影響，這成為多船舶并靠作業(yè)過程需要解決的關(guān)鍵問題之一。

針對船舶間窄縫內(nèi)水體共振問題，國內(nèi)外學(xué)者采用理論研究、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法進(jìn)行多方面的研究。傳統(tǒng)的線性勢流模型是迄今為止應(yīng)用最廣泛的方法。MIAO等[1]采用漸進(jìn)匹配法研究帶狹縫二維雙箱的共振現(xiàn)象，并且給出狹縫很小時(shí)雙箱的理論共振頻率。SAITOH等[2]采用試驗(yàn)方法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)窄縫內(nèi)最大共振波高可達(dá)入射波高的5倍。IWATA等[3]將這一問題擴(kuò)展至三維模型中，并且發(fā)現(xiàn)方箱數(shù)量也會(huì)對共振現(xiàn)象產(chǎn)生影響。KRISTIANSEN等[4]采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，線性和非線性勢流數(shù)值結(jié)果下的箱體與固定式岸壁結(jié)構(gòu)之間窄縫內(nèi)共振波高都比窄縫內(nèi)共振試驗(yàn)波高大，特別是線性結(jié)果更大，這是由于勢流理論使用無黏無旋假設(shè)，因此過高地估計(jì)方箱間流體共振波高。……