發(fā)布時間：2020-04-07 13:07

【摘要】：船舶在海洋中航行時會遭遇到不同的海況條件,各種非線性外部激勵的作用會使得船舶極易發(fā)生參數(shù)橫搖,內傾型船舶在水線以上采用低干舷、舷側內傾以及穿浪型艦艏等非常規(guī)船型設計,使其在波浪中水線面面積和復原力矩的變化規(guī)律與常規(guī)直壁型及外飄型船舶有著很大的不同。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)內傾型船舶在迎浪中同樣會發(fā)生參數(shù)橫搖現(xiàn)象,因此,本文將以ONR內傾船作為研究對象,借助基于粘流方法的計算流體力學軟件STAR-CCM+和基于勢流方法的水動力學軟件AQWA-NAUT,建立兩套有效的參數(shù)橫搖數(shù)值預報方案,對迎浪規(guī)則波及不規(guī)則波中的船舶參數(shù)橫搖現(xiàn)象進行模擬分析,并對ONR內傾船的減搖措施進行了研究。本文首先建立了兩套基于不同理論方法的參數(shù)橫搖數(shù)值預報方案,并通過算例驗證了方案的可行性,之后對ONR內傾船在迎浪中的參數(shù)橫搖運動進行了數(shù)值模擬,研究了迎浪中初始激勵、航速、波陡、橫搖阻尼以及隨機種子數(shù)對ONR內傾船參數(shù)橫搖運動的影響。研究發(fā)現(xiàn):初始激勵對參數(shù)橫搖是否產(chǎn)生以及參數(shù)橫搖的最終發(fā)展趨勢并無影響,加入適當?shù)某跏技詈罂梢悦黠@地縮短參數(shù)橫搖的發(fā)展時間;ONR內傾船參數(shù)橫搖的發(fā)生需要滿足一定的波陡條件和遭遇頻率比值范圍,該范圍同常規(guī)船舶有所不同;船舶參數(shù)橫搖對橫搖阻尼非常敏感,可以通過增加船舶總橫搖阻尼的方式來抑制參數(shù)橫搖;不規(guī)則波中ONR內傾船的搖蕩運動表現(xiàn)出較強的非線性,隨機種子的個數(shù)在數(shù)值模擬中對參數(shù)橫搖計算結果影響較大。最后,本文選用舭龍骨作為ONR內傾船的參數(shù)橫搖抑制措施,計算了舭龍骨的安裝角度以及舭龍骨寬度對減搖效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)舭龍骨安裝角度對阻尼產(chǎn)生的影響較小,而舭龍骨寬度是橫搖阻尼大小的關鍵因素。本文還提出了一種使用導軌的收放式舭龍骨裝置,通過數(shù)值模擬驗證了不同舭龍骨方案的減搖效果,結果表明舭龍骨可以對ONR內傾船的參數(shù)橫搖運動產(chǎn)生較好的改善和抑制效果,特別是本文提出的收放式舭龍骨裝置,參數(shù)橫搖抑制效果非常明顯。文末還使用CFD軟件模擬了不同舭龍骨方案船體舭部漩渦的生成及衰減過程,為研究舭龍骨減搖成因和漩渦發(fā)展提供了可行的研究方法。
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論 本文的研究目的和意義隨著時代的發(fā)展，航運作為便捷經(jīng)濟的運輸手段刺激著船舶技術逐步改進，尤來，隨著海上貿易與海洋資源的開發(fā)，世界各國對海洋資源和海上主權越來越技術和先進理念不斷地投入到船舶研發(fā)設計中，另一方面，艦船作為國家海上體，海軍信息化不斷提高以及海軍作戰(zhàn)編隊不斷完善，未來戰(zhàn)爭對艦船的隱身更高的要求。在此背景下，追求隱蔽性和高性能的內傾船型呼之欲出[1]。一般型船舶在船型上是指采用水線以上舷側及上層建筑內傾設計，且具有穿浪型艦，其中以美國的導彈驅逐艦 DDG1000（“朱姆沃爾特級”）最具代表性，它采穿浪內傾船型技術，再配合其他的隱身結構設計以及隱身材料涂裝，，使得雷達在實測中相較于其他常規(guī)船型非常低，能夠達到非常好的隱身效果。

圖 1.2 船舶在波浪中橫搖運動示意圖，各國學者基于多種理論預報方法對船舶在波浪中的參數(shù)橫搖現(xiàn)象進擬和研究，使用方法包括非線性力學方法、勢流理論方法和計算流法。目前的研究多采用基于非線性力學思想的簡化運動方程進行模擬理論的運動預報方法進行時域模擬，應用以上兩種方法，國內外學者的發(fā)生機理開展了廣泛研究。參數(shù)橫搖理論研究工作開始于 20 世紀 30 年代，早期研究主要集中對線性規(guī)則波中的運動進行求解，研究中選用的數(shù)學模型主要為簡單通過解析求解，分析線性復原力下的參數(shù)橫搖，如 Watanabe[25]，G此后，學者們開始在馬修方程中加入非線性的復原力矩，如 San，但這些模型忽略了其他自由度運動的耦合影響，在一定程度上馬修搖現(xiàn)象進行解釋，但描述方程過于粗糙且只能研究船舶的單自由度多學者對其進行了完善。以一艘漁船的傾覆事故為研究背景，Neve
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U661.321

【參考文獻】

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本文編號：2617948