[发明专利]一种浮式结构物垂荡板的垂向阻尼系数的计算方法

说明书

本发明涉及海洋工程技术领域，公开了一种浮式结构物垂荡板的垂向阻尼系数的计算方法包括以下步骤：S1、估算初始阻尼系数；S2、计算二次阻尼系数以及水动力系数；S3、计算所述垂荡板的垂向速度时程和所述垂荡板处的水质点的垂向速度时程；S4、计算时程中每个周期的阻尼系数和阻尼力；S5、计算整个时程的阻尼力能量和阻尼系数；S6、将所述阻尼系数与所述初始阻尼系数进行比较，输出所述垂荡板的垂向阻尼系数。本发明解决了阻尼系数不易推算且推算结构不够精确的问题，考虑到了流场流速对于阻尼系数的影响，更加符合物理规律，计算效率高且准确。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种浮式结构物垂荡板的垂向阻尼系数的计算方法。

背景技术

现今，海上风电产业发展迅速，而随着水深的增加，浮式结构物成为更具成本优势的选择，例如浮式风机。现今大多数浮式风机的浮体由立柱、浮筒以及垂荡板组成，垂荡板在浮式风机垂荡、纵摇运动过程中起到了增加阻尼，增加能量耗散进而减小浮式风机运动的作用，而合理设置垂荡板的阻尼系数成为有效评估垂荡板增阻效果的关键。

现有技术中阻尼系数的确定一般采用CFD方法或者物理模型试验方法，CFD方法受到现今计算机计算效力的限制，计算极为耗时，物理模型试验方法受到试验经费以及试验场地的限制难以开展，因此很多情况下阻尼系数仅能参考规范中规则结构物阻尼系数的推荐数值，远远达不到精确模拟的需求。

综上，现需要设计一种浮式结构物垂荡板的垂向阻尼系数的计算方法来解决现有技术中上述问题。

发明内容

本发明提供了一种浮式结构物垂荡板的垂向阻尼系数的计算方法，解决了阻尼系数不易推算且推算结构不够精确的问题。

为达到解决上述技术问题的目的，本发明采用如下技术方案：

一种浮式结构物垂荡板的垂向阻尼系数的计算方法，包括以下步骤：

S1、根据环境条件估算初始阻尼系数；

S2、根据所述初始阻尼系数计算二次阻尼系数，同时将所述初始阻尼系数导入至频域中计算水动力系数；

S3、将所述二次阻尼系数和水动力系数导入到时域计算程序中进行模拟计算得到所述垂荡板的垂向速度时程和所述垂荡板处的水质点的垂向速度时程；

S4、根据所述步骤S3中的模拟结果计算时程中每个周期的阻尼系数和阻尼力；

S5、根据所述步骤S4中的阻尼力计算整个时程的阻尼力能量，并利用阻尼力能量计算整个时程的阻尼系数；

S6、将所述步骤S5中的所述阻尼系数与所述步骤S1中的初始阻尼系数进行比较，若两者的差值小于阈值，则输出所述阻尼系数为所述垂荡板的垂向阻尼系数，否则所述阻尼系数进入迭代程序至差值小于阈值。

在本发明的一些实施例中，所述步骤S6中的迭代程序为：

将所述步骤S2中的初始阻尼系数替换为所述阻尼系数后重复步骤S2-S5得到阻尼系数，然后比较阻尼系数与，当差值小于阈值时，输出所述阻尼系数为所述垂荡板的垂向阻尼系数。

在本发明的一些实施例中，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、根据环境参数估算垂荡板垂荡方向的运动响应ζ；

S12、根据所述运动响应ζ计算初始KC值，所述初始KC值的计算公式为：

；

其中，D为所述垂荡板的直径；

S13、将所述步骤S12中的初始KC值代入下列公式一中计算初始阻尼系数：

。