三體船因其優(yōu)良的快速性、寬敞的甲板平臺、較好的穩(wěn)性和耐波性等諸多優(yōu)點,近年來受到人們的關(guān)注,已逐漸成為當(dāng)今國際造船業(yè)競相開發(fā)的高性能船型。而三體船獨特的船型特征在帶來便利的同時,也提高了三體船設(shè)計開發(fā)的難度。由于三體船結(jié)構(gòu)重量占整船重量的比例較大,其結(jié)構(gòu)設(shè)計將直接影響到其船型優(yōu)勢的發(fā)揮。為了能夠保障三體船良好的性能,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中往往需要借助設(shè)計載荷和結(jié)構(gòu)強度直接計算等方法來輔助三體船的結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計。而船體設(shè)計載荷和結(jié)構(gòu)強度計算都是以波浪載荷預(yù)報為基礎(chǔ)建立起來的。目前在工程上應(yīng)用較為廣泛的二維切片法和三維頻域波浪載荷計算方法由于其高頻低速假定,難以充分考慮航速效應(yīng)對于三體船運動和波浪載荷的影響。而現(xiàn)有的三體船入級規(guī)范對于片體位于艉部的高速三體船的載荷設(shè)計和結(jié)構(gòu)校核也具有一定的局限性。因此,急需一種針對于高速三體船的載荷預(yù)報方法和與之相配套的結(jié)構(gòu)評估手段,來滿足高速三體船載荷設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需要。以此為出發(fā)點,本文對三體船的波浪載荷預(yù)報開展了一系列的研究工作,并給出載荷預(yù)報方法在三體船設(shè)計載荷和結(jié)構(gòu)強度評估方面的應(yīng)用,建立了三體船載荷預(yù)報與結(jié)構(gòu)強度評估體系,為后續(xù)我國三體船的結(jié)構(gòu)設(shè)計和船型... 

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究工作的目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 三體船載荷計算的發(fā)展概況
        1.2.2 三體船模型試驗的發(fā)展概況
        1.2.3 三體船波浪載荷計算與模型試驗存在的不足
    1.3 本文的主要工作和創(chuàng)新點
第2章 三體船載荷模型試驗研究
    2.1 概述
    2.2 船體載荷試驗技術(shù)的基本原理
        2.2.1 相似理論
        2.2.2 三體船模型設(shè)計
        2.2.3 載荷測量方法
    2.3 三體船模型載荷試驗
    2.4 三體船試驗數(shù)據(jù)分析
        2.4.1 規(guī)則波下三體船的運動與載荷
        2.4.2 不規(guī)則波下三體船的運動與載荷
        2.4.3 三體船的砰擊壓力分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于時域Rankine源的三體船載荷計算方法研究
    3.1 概述
    3.2 流場描述和基本假設(shè)
    3.3 邊界積分方程
        3.3.1 擾動速度勢的定解條件
        3.3.2 擾動勢滿足的邊界積分方程
        3.3.3 邊界條件線性化處理
    3.4 自由面條件的求解
        3.4.1 基于Runge-Kutta的時間步進求解
        3.4.2 阻尼層布置
        3.4.3 濾波處理
    3.5 三體船時域運動微分方程
    3.6 砰擊力的求解
        3.6.1 動量砰擊理論
        3.6.2 三體船砰擊力
    3.7 不規(guī)則波的模擬
    3.8 船體剖面載荷計算
    3.9 三體船網(wǎng)格劃分
        3.9.1 B樣條曲面的基本理論
        3.9.2 三體船濕表面網(wǎng)格劃分
        3.9.3 三體船自由面網(wǎng)格劃分
    3.10 數(shù)值計算分析
        3.10.1 平滑函數(shù)的設(shè)置及其影響分析
        3.10.2 砰擊力的施加及其影響分析
        3.10.3 網(wǎng)格數(shù)量以及截面域的影響分析
        3.10.4 三體船運動與載荷預(yù)報分析
        3.10.5 理論預(yù)報和試驗對比分析
    3.11 本章小結(jié)
第4章 基于時域匹配法的三體船載荷計算方法研究
    4.1 概述
    4.2 時域匹配法的基本理論
        4.2.1 時域匹配流場的建立
        4.2.2 輻射問題的數(shù)值求解
        4.2.3 繞射問題數(shù)值求解
    4.3 三體船時域運動方程
    4.4 時域自由面Green函數(shù)的數(shù)值計算
    4.5 三體船控制面網(wǎng)格劃分
    4.6 數(shù)值計算分析
        4.6.1 數(shù)值模擬的穩(wěn)定性分析
        4.6.2 砰擊力的施加及其影響分析
        4.6.3 網(wǎng)格數(shù)量以及截面域的影響分析
        4.6.4 三體船運動與載荷預(yù)報分析
        4.6.5 三體船載荷計算方法的綜合分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 三體船設(shè)計載荷計算與結(jié)構(gòu)強度評估
    5.1 概述
    5.2 三體船設(shè)計載荷計算
        5.2.1 三體船規(guī)范設(shè)計載荷計算
        5.2.2 基于載荷預(yù)報的設(shè)計載荷計算
    5.3 基于設(shè)計波法的三體船結(jié)構(gòu)強度直接計算
        5.3.1 三體船設(shè)計波方法
        5.3.2 三體船總縱強度評估
        5.3.3 三體船結(jié)構(gòu)屈服強度評估
        5.3.4 三體船結(jié)構(gòu)屈曲強度評估
    5.4 三體船結(jié)構(gòu)疲勞強度評估
    5.5 算例分析
        5.5.1 三體船設(shè)計波工況的確立
        5.5.2 三體船結(jié)構(gòu)強度評估
        5.5.3 載荷預(yù)報方法對于結(jié)構(gòu)強度評估的影響
    5.6 三體船載荷預(yù)報與結(jié)構(gòu)強度評估體系
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝
附錄
    附錄A 三體船屈服強度評估結(jié)果
    附錄B 三體船屈曲強度評估結(jié)果


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[6]高速三體船結(jié)構(gòu)輕型化設(shè)計研究[D]. 楊趙華.武漢理工大學(xué) 2008
[7]船型要素對三體船耐波性和波浪載荷影響的數(shù)值計算[D]. 項久洋.武漢理工大學(xué) 2008
[8]三體船波浪誘導(dǎo)運動及載荷的數(shù)值預(yù)報研究[D]. 徐偉.上海交通大學(xué) 2008
[9]高速三體船片體布局優(yōu)化實驗研究[D]. 王紅軍.大連理工大學(xué) 2007
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本文編號：3658449