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波浪与海洋结构物的作用机理的研究十分重要。针对有些海工结构物中的部分结构,壁厚较薄,且两侧同时经受波浪作用,采用三维常规边界积分法求解时,因系数矩阵奇异,得不到合理的解。从这一问题出发,采用三维超奇异边界积分法处理海工结构物中存在的部分刚性薄壁结构问题,建立了相应的数学模型,提出了有关的数值模拟方法。本文首先介绍了常规边界积分方程及在处理海洋工程刚性薄壁结构物时遇到的刚性薄壁结构问题,从理论上论述了常规边界元法在处理刚性薄壁结构时存在困难,得不到精确解的原因。并提出了波浪与三维刚性薄壁结构相互作用问题的数学处理方法,格林函数二阶导数各项数值积分的数值计算方法。最后,对编制的程序进行了检验,以贯底式防波堤为例,按本文的三维计算结果与按二维超奇异积分方法得到的结果进行了比较,说明结果是可行的。并进一步对下部透浪的防波堤的防浪效果进行了研究。通过比较下部透浪的防波堤和贯底式防波堤的防浪效果,知道在其他条件相同的情况下,贯底式防波堤的防浪效果比下部透浪的防波堤防浪效果好,并且,下部透浪的防波堤防浪吃水越小,其防浪效果越差。贯底式防波堤所受的单位面积的水平波浪力要比下部透浪时要大,吃水越小,所受的水平波浪力越小。
采用三维超奇异边界积分法研究海洋工程结构物中遇到的刚性薄壁问题,可适用于任意形状的刚性薄壁结构。与物理模拟试验相比,既可节约时间,也可节约经费,具有较高的经济效益和学术价值。
为进一步研究处理刚性薄壁结构与常规结构相结合的复合结构的流场分析打下一定的基础。使三维边界积分法在海洋工程领域有更广泛的适用范围。