1、給出懸浮隧道安全逃生裝置的概念設計。針對懸浮隧道的安全系統(tǒng)存在的問題,提出在懸浮隧道外側設置可分離式的逃生裝置,給出可應用的逃生裝置概念設計,為懸浮隧道安全問題研究提供一個新的思路。
　　 運用計算流體動力學方法,研究了在均勻流和振蕩流環(huán)境下逃生裝置的設置對懸浮隧道水流荷載的影響?；贔LUENT求解器二次開發(fā),模擬水流作用下懸浮隧道周圍的流場,計算水流荷載。數(shù)值模擬結果表明:在均勻流環(huán)境下,當流速在0.4m/s至1.4m/s之

2、間逃生裝置的設置較大地減小水流荷載;在振蕩流環(huán)境下,逃生裝置的設置對懸浮隧道所受的水流荷載影響很小,可以忽略。在均勻流環(huán)境下逃生裝置的對稱布設使懸浮隧道斷面近似流線型,故能在一定程度上減弱水流荷載,而在振蕩流環(huán)境下由于流體速度周期變化使得懸浮隧道上下流場變化頻繁,逃生裝置的設置對懸浮隧道的水流荷載影響很小。
　　 數(shù)值模擬研究波浪環(huán)境下逃生裝置對水中懸浮隧道水動力的影響。波浪理論采用線性波和二階Stokes波,自由波面跟蹤采用體

3、積份數(shù)法(VOF),湍流模型采用標準的κ-ε雙方程模型,控制方程采用時均雷諾N-S方程(RANS)。數(shù)值模擬結果表明,在線性波和二階Stokes波環(huán)境下,設置逃生裝置后懸浮隧道水平向和垂向波浪力都有一定幅度增大,增幅在10％到60%之間,與水流環(huán)境下逃生裝置對懸浮隧道水動力的影響規(guī)律不同。在逃生裝置應用于工程實踐時需要考慮其對懸浮隧道波浪荷載的影響。
　　 基于多極子勢展開法給出有限水深開口球形結構的繞射問題解析解。運用多極子勢

4、展開法將球形結構內外場展開成無限系列單參數(shù)解族,通過內外場匹配條件和壁面條件得到含有無限個待求參數(shù)的方程系列。用截斷法對無限系列方程組進行求解,獲得速度勢的近似解。在此基礎上,進一步數(shù)值模擬研究球形結構表面的動水壓力和波浪激勵力與開口角度之間的關系。數(shù)值結果表明,開口角度對結構的迎波面的動水壓力影響較小,對背波面的動水壓力影響較大;當開口角度小于0.4時結構上的激勵力變化不大。
　　 在勢流理論框架下發(fā)展一種求解有限水深開口球形

5、結構的輻射問題的解析方法。采用多極子勢展開法將球形結構內外場展開成含一系列待定參數(shù)的無窮級數(shù),運用球形結構壁面輻射條件和開口處流場匹配條件,建立含雙系列參數(shù)的方程組。用截斷法對無限系列方程組進行求解,獲得速度勢的近似解。數(shù)值模擬垂蕩運動的附加質量和輻射阻尼,附加質量和阻尼系數(shù)隨開口角度變大而增加,附加質量比輻射阻尼變化更為顯著,當θb=ψh=θ=0.4,附加質量增大近10%:當開口角度增大時無量綱附加質量系數(shù)有增大趨勢,而隨Ka增大不同