臺灣博碩士論文加值系統

摘要
本研究利用邊界元素法建立一個數值模式，以解析裝置調諧液柱阻尼器浮式結構物之運動特性，以及波浪因浮式結構物存在而引起的輻射問題。理論解析中應用微小振幅波理論，推導浮體運動與波浪問題，而在浮體表面邊界條件的處理上，將調諧液柱阻尼器內之液體運動方程式與裝置調諧液柱阻尼器浮式結構物之水平、垂直與旋轉三條運動方程式，聯立求解得到水平振幅、垂直振幅、旋轉振幅與調諧液柱阻尼器內之液面振幅，而後將水平、垂直與旋轉振幅代入浮體的運動邊界條件，可得到浮體的表面邊界條件，求解過程中遇到之非線性二次項，以線性化之方式處理成線性項，而非線性三次項則由於次數太高而忽略。
本文以數值方法探討調諧液柱阻尼器內之液柱寬度、垂直液柱靜水高度與水平液柱之長度等相關參數改變時裝置調諧液柱阻尼器浮式結構物之運動特性，忽略二次以上之非線性項，結果發現當浮體裝置調諧液柱阻尼器後，若液柱阻尼器寬度趨近於0，則結果與自由浮體極為相近，而當調諧液柱阻尼器足以影響浮式結構物時，會產生第二共振頻率，而隨著液柱影響增加，第一共振頻率會往長週期的方向移動，而第二共振頻率會往短週期的方向移動，此現象是由於調諧液柱阻尼器之自然頻率發生改變，進而影響浮式結構自然頻率與入射波浪頻率之關係和浮式結構物與調諧液柱阻尼器自然頻率之關係。





關鍵詞：浮式結構物、邊界元素法、調諧液柱阻尼器、振幅、共振頻率

Abstract
A numerical model was developed by usage of Boundary Element Method in this study to analyze the characteristics of floating body’s motion which has the equipment of the tuned liquid column damper. Theoretic analysis is based on linear wave theory and assumes the body moving with a synchronous small amplitude of waves. The tuned liquid column damper is assumed to have a contant dimension and set up inner the floating structure. Coupling with three freedoms motion of floating body, the motion of liquid surface was gotten by means of momentum conservation of the tuned liquid column damper. After neglected higher order terms and lineaized the second order terms and associated with the dynamic condition of floating structure, amplitude of damper and floating body’s motion will be gotten.
Discussions were focusedon the influences of damper for floating body’s motion. The parameters of damper, such as width, vertical height and horitional length of liquid column were discussed one by one. It was found that motion of structures will be similar to free floating body if the width of damper approchs to zero. When the floating body was influence by the tuned liquid column damper then the second resonant frequency should be induced. It is showed that the influential phenomenon of the liquid is more significant, the peak of the first resonant frequency has a tender to the long period and the peak of the second resonant frequency will to the short period. The phenomenon is caused by the natural frequency of tuned liquid column damper has transformed, the relationship between the natural frequency of the floating body and the wave frequency was influenced further, and the relationship between the natural frequency of the floating body and the natural frequency of tuned liquid column damper, too.
Keywords: floating structure, Boundary Element Method, tuned liquid column damper, amplitude, resonant frequency.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
符號說明 VII
第一章 緒論 1
1-1　研究目的與背景 1
1-2　前人研究 2
1-3　研究方法 3
1-4　本文架構 4
第二章 理論解析 5
2-1　基本假設與領域I、III勢函數 5
2-2　領域II勢函數及邊界條件 7
2-3　調諧液柱阻尼之運動方程式 10
2-4　裝置調諧液柱阻尼器浮式結構物之運動方程式 16
2-5　裝置調諧液柱阻尼器浮式結構物之自由運動 22
2-6　Green 函數 26
2-7　邊界元素法之離散化 27
第三章 數值計算例與結果 29
3-1　自由浮體與裝置調諧液柱阻尼器之浮式結構物之比較 30
3-2　水柱寬度對浮式結構物運動之影響 35
3-3　水柱靜止高度對浮式結構物運動之影響 39
3-4　水平段液柱長度對浮式結構物運動之影響 43
第四章 結論 47
4-1　結論 47
4-2　建議 48
參考文獻 49
謝 誌 52
作者簡歷 53

參考文獻

1. C.A. BREBBIA. , S. WALKER. , “Dynamic Analysis of Offshore Structures” , pp.119-129
2. H. Gao and K.C.S. Kwok(1997) , “Optimization of tuned liquid column dampers” , Engineering Structures 19 , pp. 476–486.
3. H.H. Lee, P.-W. Wang and C.P. Lee(1999) , “Dragged surge motion of tension leg platforms and strained elastic tether” , Ocean Engineering 26 , pp. 575–594.
4. H.H. Lee, S.-H. Wong and R.-S. Lee. (2006) , “Response mitigation on the offshore floating platform system with tuned liquid column damper” , Ocean Engineering 33 , pp.1118-1142
5. P.A. Hitchcock, K.C.S. Kwok, R.D. Watkins and B. Samali(1997) , “Characteristics of liquid column vibration absorbers (LCVA)—I” , Engineering Structures , Vol.19,No.2,pp.126-134
6. P.A. Hitchcock, K.C.S. Kwok, R.D. Watkins and B. Samali(1997) , “Characteristics of liquid column vibration absorbers (LCVA)—II” , Engineering Structures , Vol.19,No.2,pp.135-144
7. Sakai F.,Takaeda S. and Tamaki T.(1989) , “Tuned liquid column damper – new type device for suppression of building vibrations” , Proceeding of International Conference on Highrise Buildings , pp.926–931.
8. T. Balendra, C.M. Wang and H.F. Cheong(1995) , “Effectiveness of tuned liquid column dampers for vibration control of towers” , Engineering Structures 17 , pp.668–675.
9. Tomotsuka Takayama* and Kazuyuki Moroishi**(1984) , “MOTIONS AND MOORING FORCES OF AN AXISYMMETRIC FLOATING BODY” , Coastal Engineering in Japan , Vol.27
10. WENG Wen-Kai and CHOU Chung-Ren(2007) , “Analysis of Floating Dual Pontoon Struature” , China Ocean Engineering , Vol.21,No.2 , pp.91-104
11. 工博 山內保文 監修(1989) , “船舶˙海洋技術者????不規則現象論” , 海文堂
12. 主編 郭一羽(2003) , “海岸工程學” , 文山書局
13. 李兆方、宏偉勝、陳伯義(2003) , “波浪與浮式結構物互相作用之理論分析” , 第二十五屆海洋工程研討會論文集 , pp.523-530
14. 周宗仁(1980) , “海岸水力學” , 台灣海洋學院河海工程學會
15. 周宗仁(1983) , “邊界元素法在波浪力學之應用” , 台灣海洋學院河海工程學會
16. 周宗仁(1986) , “波浪力學” , 台灣海洋學院河海工程學會
17. 翁文凱(1988) , “潛水繫留水平板引起波之變化及水中繫留水平板之運動特性” , 國立台灣海洋學院河海工程研究所碩士學位論文
18. 翁庶航(2000) , “繫纜式浮體結構物裝設調諧液柱阻尼器之動力分析及減振研究” , 國立中山大學海洋環境及工學系碩士班碩士論文
19. 翁文凱、陳正廷、江銘祥(2003) , “波浪通過雙胴形浮體之研究” , 第二十五屆海洋工程研討會論文集 , pp.539-546
20. 翁明朗(2004) , “沒水雙浮胴結構物之消波與運動特性研究” , 國立台灣海洋大學河海工程學系碩士學位論文
21. 莊修銘(2003) , “繫留雙浮胴之運動與消波特性試驗研究” , 國立台灣海洋大學河海工程學系碩士學位論文
22. 許泰文(2003) , “近岸水動力學” , 中國土木水利工程學會, 科技圖書
23. 黃俊明(1995) , “繫留平板消波效果及繫留索張力的實驗研究” , 國立台灣海洋大學河海工程學系碩士學位論文
24. 熊京國(1983) , “雙胴型浮體之二維動力分析” , 國立台灣海洋學院河海工程研究所碩士學位論文
25. 謝宗誠(1985) , “波浪折射∼繞射之有限∼邊界元素解析” , 國立台灣海洋學院河海工程研究所碩士學位論文
26. 盧銳明(1993) , “半潛式固定浮體的消波效果研究” , 國立台灣海洋大學河海工程學系碩士學位論文