本文關(guān)鍵詞：時域混合格林函數(shù)法及波浪中船舶運動的預(yù)報

  更多相關(guān)文章： 時域 自由面格林函數(shù) Rankine源 混合 非線性 兩船耦合運動

【摘要】：進(jìn)入新世紀(jì)以來,隨著我國對海洋資源和遠(yuǎn)洋運輸需求的日益增加以及海軍建設(shè)的飛速發(fā)展,軍民兩方面對船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在波浪中的水動力性能和運動預(yù)報都提出了新的要求。目前在船舶水動力性能預(yù)報方面應(yīng)用較為成熟的是頻域方法,但它只適合于處理穩(wěn)態(tài)問題,而非線性和瞬態(tài)等復(fù)雜問題必須依賴確定的時域計算。因此,發(fā)展一種合理而實用的船舶在波浪中運動的時域預(yù)報方法具有重要意義。論文通過假想的直壁控制面進(jìn)行流域分割并同時運用Rankine源和時域自由面格林函數(shù),建立了線性時域混合格林函數(shù)法�；诖藢o航速浮體的輻射和繞射問題進(jìn)行求解,然后給出了浮體在斜浪中運動的預(yù)報方法。采用控制變量的方法,對數(shù)值計算中離散參數(shù)的影響作了系統(tǒng)分析。基于兼顧計算精度和效率的準(zhǔn)則總結(jié)出參數(shù)選取范圍。以圓柱形平臺和LNG船為例進(jìn)行數(shù)值計算,結(jié)果證明時域混合格林函數(shù)法準(zhǔn)確可靠,能夠有效解決外飄船型的計算發(fā)散問題�；诖w定常興波為小量的假設(shè)和新的有航速自由面條件處理方法,建立了預(yù)報有航速船舶在波浪中運動的線性時域混合格林函數(shù)法。對多個航速下的Wigley型船和S175船作了數(shù)值計算,結(jié)果表明時域混合格林函數(shù)法也適用于有航速情況。此外還討論了時域方法和基于航速修正的頻域方法各自的特點和適用范圍。論文還將線性時域混合格林函數(shù)法應(yīng)用到相鄰兩船耦合運動的情況,根據(jù)線性疊加原理對輻射和繞射問題作了分析研究,進(jìn)而給出了波浪中兩船耦合運動的求解方法。數(shù)值計算給出了相鄰的Wigley型船和方形浮體的水動力系數(shù)和波浪力,進(jìn)而對波浪中并行的兩船的耦合運動作了預(yù)報。計算結(jié)果與試驗值吻合良好,顯示了共振現(xiàn)象的發(fā)生。最后論文討論了船體瞬時濕表面網(wǎng)格的生成方法,在瞬時濕表面上計算非線性入射波力和靜恢復(fù)力,結(jié)合輻射和繞射問題的線性解建立了船舶在波浪中運動的非線性時域預(yù)報方法。研究針對不同航速的Wigley型船和S175船進(jìn)行了非線性時域計算,給出了迎浪和斜浪中的運動預(yù)報。通過與試驗數(shù)據(jù)的對比可以證明,非線性方法在高航速和大外飄船型等復(fù)雜情況下的預(yù)報精度比線性方法有明顯改善,能體現(xiàn)時域理論的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：時域 自由面格林函數(shù) Rankine源 混合 非線性 兩船耦合運動
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U661.3
【目錄】：

• 上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文答辯決議書逡逑5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 緒論14-25
• 1.1 本文的研究目的和意義14-15
• 1.2 船舶在波浪中運動的研究方法綜述15-22
• 1.2.1 切片理論發(fā)展簡述16-17
• 1.2.2 三維頻域方法17-19
• 1.2.3 三維時域方法19-22
• 1.3 本文的主要工作和創(chuàng)新點22-25
• 1.3.1 本文的主要工作22-23
• 1.3.2 本文的主要創(chuàng)新點23-25
• 第二章 船舶在波浪中運動的時域勢流理論及求解方法25-41
• 2.1 引言25
• 2.2 船舶在波浪中運動的基本勢流理論25-27
• 2.2.1 坐標(biāo)系的建立和船體6自由度運動25-26
• 2.2.2 速度勢的分解26-27
• 2.3 控制方程和初邊值條件27-28
• 2.4 船體運動方程和流體作用力28-32
• 2.4.1 船體運動方程的一般描述28-30
• 2.4.2 流體動力和靜恢復(fù)力的計算30-32
• 2.5 格林函數(shù)及其數(shù)值計算32-40
• 2.5.1 格林函數(shù)法基本理論32-33
• 2.5.2 Rankine源和滿足自由面條件的三維時域格林函數(shù)33-34
• 2.5.3 時域自由面格林函數(shù)瞬時效應(yīng)部分的數(shù)值計算方法34-38
• 2.5.4 時域自由面格林函數(shù)記憶效應(yīng)部分的數(shù)值計算方法38-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 無航速浮體在波浪中運動的線性時域混合格林函數(shù)法41-73
• 3.1 引言41
• 3.2 時域混合格林函數(shù)法及邊界積分方程的建立41-44
• 3.2.1 控制方程和初邊值條件41-42
• 3.2.2 流域的劃分和積分方程的建立42-44
• 3.3 輻射問題的求解44-51
• 3.3.1 輻射勢的分解44-46
• 3.3.2 邊界積分方程的求解46-49
• 3.3.3 水動力系數(shù)的計算49-51
• 3.4 繞射問題的求解51-56
• 3.4.1 求解繞射勢的脈沖響應(yīng)函數(shù)法51-52
• 3.4.2 邊界積分方程的求解52-54
• 3.4.3 波浪擾動力的計算54-56
• 3.5 靜恢復(fù)力計算及無航速浮體在波浪中運動的時域分析56-58
• 3.5.1 靜恢復(fù)力的計算56
• 3.5.2 無航速浮體在波浪中運動的時域分析56-58
• 3.6 數(shù)值計算與分析58-72
• 3.6.1 數(shù)值計算中離散參數(shù)影響的分析58-64
• 3.6.2 輻射問題的計算結(jié)果與分析64-67
• 3.6.3 繞射問題的計算結(jié)果與分析67-69
• 3.6.4 波浪中無航速浮體的時域運動預(yù)報與分析69-72
• 3.7 本章小結(jié)72-73
• 第四章 有航速船舶在波浪中運動的線性時域混合格林函數(shù)法73-107
• 4.1 引言73
• 4.2 有航速情況下邊界積分方程的建立73-76
• 4.2.1 控制方程和初邊值條件73-76
• 4.2.2 積分方程的建立76
• 4.3 輻射問題的求解76-84
• 4.3.1 輻射勢的分解76-79
• 4.3.2 邊界積分方程的求解79-83
• 4.3.3 水動力系數(shù)的計算83-84
• 4.4 繞射問題的求解84-89
• 4.4.1 求解繞射勢的脈沖響應(yīng)函數(shù)法84-86
• 4.4.2 邊界積分方程的求解86-87
• 4.4.3 波浪擾動力的計算87-89
• 4.5 有航速船舶在波浪中運動的時域分析89-90
• 4.6 數(shù)值計算與分析90-105
• 4.6.1 數(shù)值算例90-92
• 4.6.2 輻射問題的計算結(jié)果與分析92-96
• 4.6.3 繞射問題的計算結(jié)果與分析96-101
• 4.6.4 波浪中有航速船舶的時域運動預(yù)報與分析101-105
• 4.7 本章小結(jié)105-107
• 第五章 波浪中相鄰兩船耦合運動的時域混合格林函數(shù)法107-124
• 5.1 引言107
• 5.2 坐標(biāo)系的選取和邊界積分方程的建立107-109
• 5.2.1 坐標(biāo)系的選取107-108
• 5.2.2 控制方程和初邊值條件108-109
• 5.3 輻射問題的求解109-112
• 5.3.1 邊界積分方程的建立與求解109-110
• 5.3.2 水動力系數(shù)的計算110-112
• 5.4 繞射問題的求解112-113
• 5.4.1 邊界積分方程的建立和求解112
• 5.4.2 波浪擾動力的計算112-113
• 5.5 相鄰兩船在波浪中耦合運動的時域分析113-114
• 5.6 數(shù)值計算與分析114-123
• 5.6.1 數(shù)值算例114-117
• 5.6.2 輻射問題的計算結(jié)果與分析117-119
• 5.6.3 繞射問題的計算結(jié)果與分析119-121
• 5.6.4 波浪中相鄰兩船耦合運動的時域預(yù)報與分析121-123
• 5.7 本章小結(jié)123-124
• 第六章 船舶在波浪中運動的非線性時域混合格林函數(shù)法124-139
• 6.1 引言124
• 6.2 船體瞬時濕表面網(wǎng)格的生成124-126
• 6.3 非線性入射波力和靜恢復(fù)力的計算126-129
• 6.4 船舶在波浪中的非線性時域運動預(yù)報129-130
• 6.5 數(shù)值計算與分析130-138
• 6.5.1 數(shù)值算例130
• 6.5.2 非線性入射波力的計算結(jié)果與分析130-132
• 6.5.3 非線性靜恢復(fù)力的計算結(jié)果與分析132-135
• 6.5.4 波浪中船舶的非線性時域運動預(yù)報與分析135-138
• 6.6 本章小結(jié)138-139
• 第七章 總結(jié)與展望139-141
• 7.1 全文總結(jié)139-140
• 7.2 研究展望140-141
• 參考文獻(xiàn)141-150
• 致謝150-152
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表或錄用的論文152

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 鄒元杰,段文洋,任慧龍,宋競正;船舶在波浪中脈動壓力預(yù)報的三維方法[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2002年01期

2 韓旭亮;段文洋;;時域匹配直接邊界元方法及其數(shù)值特性[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2013年07期

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本文編號：641224