發(fā)布時間：2020-10-17 08:54

　　 艦船長期遭受海浪的作用,耐波性對于其安全性和可靠性具有重大的影響。對于高速水面艦船而言,高航速下的耐波性是設計者必須要考慮的重要性能指標。對于高速問題,現(xiàn)有的波浪載荷理論的計算結(jié)果與實驗值或?qū)嶋H值相差較多,無法準確預報船舶運動。因此,本文旨在研究船舶有航速下的運動預報方法。目前勢流理論中最重要的兩種方法是簡單格林函數(shù)法和有航速格林函數(shù)法,兩種方法各有優(yōu)劣。簡單格林函數(shù)法形式簡潔,但是無法滿足自由表面條件,因此需要在自由表面大量劃分網(wǎng)格并在邊界設置阻尼區(qū)。有航速格林函數(shù)滿足自由面條件,但是當場點和源點都位于自由面時會出現(xiàn)奇異性和高頻震蕩性,因此必須要在一個波長內(nèi)劃分很多網(wǎng)格。本文的基本思路是將這兩種方法結(jié)合在一起,各自取長補短。因此,本文的研究內(nèi)容如下:首先,在整個流場中設置一個無限長圓柱形狀的控制面,將流體域分隔為內(nèi)域和外域兩個部分。在內(nèi)域使用簡單格林函數(shù),在外域使用有航速格林函數(shù)。本文研究的重點和難點是兩種格林函數(shù)在控制面上的積分方法和匹配方法。為提高精度,本文在控制面上采用無網(wǎng)格方法,將格林函數(shù)在控制面上進行級數(shù)展開。在水平方向上考慮波動的周期性選用傅立葉級數(shù),在豎直方向上考慮衰減性選取拉蓋爾級數(shù)。同時,本文對級數(shù)的展開系數(shù)進行分析和研究。然后,根據(jù)格林函數(shù)在控制面上級數(shù)展開的研究結(jié)果,以浮體零航速問題為基礎(chǔ)和驗證。研究零航速下外域問題的公式推導和數(shù)值求解,并以無限長圓柱的繞射問題通過與解析解的比較對外域方法進行驗證。研究零航速下內(nèi)外域的匹配問題,由于控制面的引入使得原有流場積分方程組不封閉,需要尋找控制面上的補充方程,既控制面上速度勢與其法向?qū)?shù)的關(guān)系,使方程組封閉,并給出匹配方法下新的流場線性積分方程組。通過流場積分方程組計算半球的水動力系數(shù),并與已有方法數(shù)值解進行分析比較。同時,研究控制面半徑的尺寸對計算精度和計算效率的影響,為后續(xù)計算有航速問題奠定基礎(chǔ)。最后,在前續(xù)工作基礎(chǔ)上,研究浮體有航速下的頻域匹配問題。根據(jù)有航速問題的定解條件,由有航速格林函數(shù)在控制面上的級數(shù)展開的結(jié)果,推導有航速問題外域公式和內(nèi)外域的匹配公式,并計算半球在有航速下的水動力系數(shù)。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U674.7
【部分圖文】：

在控制面上劃分網(wǎng)格而出現(xiàn)的誤差累積的情況，本個控制面上進行級數(shù)展開的方法，以提高計算精開方法的正確性，本章首先給出有航速格林函數(shù)的開函數(shù)的性態(tài)進行分析，考察其收斂性。然后按分別研究零航速和有航速條件下格林函數(shù)及其法并研究其展開系數(shù)的求解方法。航速格林函數(shù)的表達式制面為圓柱面，相較于之前研究選取的半球面，圓情況下，圓柱面亦無限長；在有限水深的情況下，所選取的坐標系，為使研究問題方便，采取 z 軸向平面內(nèi)，極角順時針旋轉(zhuǎn)為正方向。 的方程為 r , [0,2 ], z [0, )，則控制面水]。

C. ρ =100m D. ρ =500m圖 2.3 不同半徑時系數(shù) Anm,jm的求解(U = 0, f = 0)Fig.2.3 Coefficient Anm,jm(U = 0, f = 0)A. ρ =10m B. ρ =50m

A. ρ =10m B. ρ =50mC. ρ =100m D. ρ =500m圖 2.3 不同半徑時系數(shù) Anm,jm的求解(U = 0, f = 0)Fig.2.3 Coefficient Anm,jm(U = 0, f = 0)
【參考文獻】

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3 汪雪良;顧學康;祁恩榮;胡嘉駿;;船舶波浪載荷預報方法和模型試驗研究綜述[J];艦船科學技術(shù);2008年06期

4 沈泓萃;21世紀初我國船舶水動力學技術(shù)發(fā)展方向與對策建議[J];上海造船;2003年01期

5 賀五洲,戴遺山;求解零航速物體水動力的簡單Green函數(shù)方法[J];水動力學研究與進展(A輯);1992年04期

6 王如森;三維自由面Green函數(shù)及其導數(shù)(頻域-無限水深)的數(shù)值逼近[J];水動力學研究與進展(A輯);1992年03期

本文編號：2844566