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论文类型：期刊论文

发表时间：2012-06-23

发表刊物：物理学报

收录刊物：PKU、ISTIC、CSCD

卷号：61

期号：12

页面范围：8-21

ISSN号：1000-3290

关键字：比例边界有限元;波浪绕射;短峰波;双层开孔结构

摘要：本文采用比例边界有限元方法（SBFEM），获得了三维短峰波对带双层开孔外筒的圆筒新型结构水动力相互作用的半解析解．SBFEM综合了有限元（FEM）和边界元（BEM）法的优点，使问题降阶一维，而又不需要基本解，不出现奇异性问题，自动满足无穷远边界条件．SBFEM将整个计算域分成两个有限子域和一个无限子域，利用变分原理推导出各个子域波浪速度势沿径向变化所应满足的二阶常微分方程组（SBFEM控制方程），针对有限子域和无限子域分别采用贝塞尔函数和汉克尔函数作为基函数进行解析求解．数值算例表明，本文所推荐的方法只需对最外筒边界进行离散，采用少数节点便能得到高度精确的结果．与单层开孔圆筒结构波动场的比较，发现双层开孔结构对降低内筒所受波浪力效果更好．进一步分析了短峰波的波浪参数、结构的形状参数及材料参数对整个结构所受波浪荷载及计算域波浪爬升的影响，这为带双层开孔外简的圆筒结构的水动力分析和结构设计提供了有价值的参考．