【摘要】：隨著綠色、安全、智能觀念的不斷提出,對(duì)限制水域內(nèi)船舶以及船舶間干擾問題的研究需求越來越迫切,特別是二階波浪載荷的影響不容忽視。對(duì)限制水域的模擬,需要一種簡便的方法實(shí)現(xiàn),而對(duì)于船舶這一具有尖角結(jié)構(gòu)物而言,需要一種有效的數(shù)值手段來提高拐點(diǎn)處切向速度的計(jì)算精度。因此,本文利用鏡像格林函數(shù)法模擬限制水域的邊界效應(yīng),同時(shí),利用一階泰勒展開邊界元法能有效提高尖角處切向速度計(jì)算精度的優(yōu)勢數(shù)值求解邊界積分方程。根據(jù)不同限制邊界給出滿足干擾的鏡像格林函數(shù),數(shù)值上通過空間位置關(guān)系轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)物理上的鏡像虛體對(duì)船舶的影響,并給出不同干擾條件下的邊值問題。系統(tǒng)研究了淺水中兩船并行航行時(shí)相遇和超越情況下干擾力和干擾力矩的問題,數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)值和常數(shù)元、高階元的數(shù)值結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了方法的計(jì)算精度和有效性。并分析了水深變化、兩船橫向距離、兩船航速等因素對(duì)干擾力的影響。以滿足自由面條件的復(fù)雜頻域格林函數(shù)為基礎(chǔ),拓展到水池側(cè)壁干擾下零航速結(jié)構(gòu)物的一階、二階水動(dòng)力問題。通過與試驗(yàn)值和分布源方法結(jié)果對(duì)比,證明該方法能有效處理尖角結(jié)構(gòu)物。對(duì)KVLCC2船模進(jìn)行水動(dòng)力性能的研究,為物理試驗(yàn)提供指導(dǎo)手段。對(duì)物理水池干擾下的KVLCC2船模低航速波浪增阻進(jìn)行了系統(tǒng)性研究,考慮了不同航速和水深對(duì)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和波浪增阻的干擾。研究表明低航速下利用近場公式計(jì)算,水線積分項(xiàng)和速度平方項(xiàng)仍是波浪增阻的主要貢獻(xiàn)。
【圖文】：

圖1. 2 21世紀(jì)海上絲綢之路[3]圖1. 3 限制航道內(nèi)的船舶運(yùn)輸[4]伴隨著 EEDI 和最小推進(jìn)功率在船舶工業(yè)界的深入影響，淺水域內(nèi)低航速船舶波浪增阻的研究有了工程意義。中國船級(jí)社 CCS 和日本船級(jí)社 NK[5]曾針對(duì)研究該問題的現(xiàn)實(shí)意義給出提案：當(dāng)海上風(fēng)力增加，船舶向近岸靠攏躲避風(fēng)浪。但大型船舶在低航速下推進(jìn)功率不足，極易船舶失控而發(fā)生擱淺甚至碰撞破損。并對(duì)上述工況的可能性給出相應(yīng)評(píng)估，但并沒有給出完整的理論模型。因而，研究低速船在淺水波浪增阻的研究也就有了迫切的工程需求。本文主要針對(duì)上述三種限制水域內(nèi)的船舶水動(dòng)力干擾問題開展研究，將在勢流范疇下，建立一種有效、簡便的理論模型，考慮平面邊界對(duì)船舶以及船舶與船舶之間的水動(dòng)力干擾的工程問題，將其拓展到船舶水動(dòng)力問題求解中去。1.2 淺水域兩船水動(dòng)力干擾研究綜述一方面，船舶的頻繁運(yùn)輸推動(dòng)了航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是在港口和內(nèi)河航道，船舶的密集程度逐漸增加，無論是過往船舶與航行船舶間的會(huì)遇、超越情況，抑或是過往

圖1. 2 21世紀(jì)海上絲綢之路[3]圖1. 3 限制航道內(nèi)的船舶運(yùn)輸[4]伴隨著 EEDI 和最小推進(jìn)功率在船舶工業(yè)界的深入影響，淺水域內(nèi)低航速船舶波浪增阻的研究有了工程意義。中國船級(jí)社 CCS 和日本船級(jí)社 NK[5]曾針對(duì)研究該問題的現(xiàn)實(shí)意義給出提案：當(dāng)海上風(fēng)力增加，船舶向近岸靠攏躲避風(fēng)浪。但大型船舶在低航速下推進(jìn)功率不足，極易船舶失控而發(fā)生擱淺甚至碰撞破損。并對(duì)上述工況的可能性給出相應(yīng)評(píng)估，但并沒有給出完整的理論模型。因而，研究低速船在淺水波浪增阻的研究也就有了迫切的工程需求。本文主要針對(duì)上述三種限制水域內(nèi)的船舶水動(dòng)力干擾問題開展研究，將在勢流范疇下，建立一種有效、簡便的理論模型，考慮平面邊界對(duì)船舶以及船舶與船舶之間的水動(dòng)力干擾的工程問題，將其拓展到船舶水動(dòng)力問題求解中去。1.2 淺水域兩船水動(dòng)力干擾研究綜述一方面，船舶的頻繁運(yùn)輸推動(dòng)了航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是在港口和內(nèi)河航道，船舶的密集程度逐漸增加，，無論是過往船舶與航行船舶間的會(huì)遇、超越情況，抑或是過往
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U661

【參考文獻(xiàn)】

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1 刁峰;周偉新;魏錦芳;陳京普;;船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)與最小裝機(jī)功率第一層次評(píng)估分析[J];船海工程;2015年04期

2 李傳慶;董國祥;;最小推進(jìn)功率評(píng)估方法研究[J];中國造船;2014年01期

3 張晨曦;鄒早建;楊勇;;淺水中會(huì)遇船舶水動(dòng)力相互作用數(shù)值研究[J];船舶力學(xué);2012年Z1期

4 段文洋;李傳慶;劉亮;;關(guān)于船舶繞射增阻計(jì)算方法的評(píng)注[J];中國造船;2011年S1期

5 田長偉;趙翠;;新造船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)對(duì)主機(jī)選型影響分析[J];廣東造船;2011年02期

6 ;STUDY OF HYDRODYNAMIC FORCES OF SHIPS IN NARROW WATERWAY[J];Journal of Hydrodynamics(Ser.B);2003年04期

7 戴遺山，黃德波;船舶波浪增阻的近場和遠(yuǎn)場公式[J];哈爾濱船舶工程學(xué)院學(xué)報(bào);1994年01期

8 鄒勁,趙連恩;高速船波浪增阻的一種簡化計(jì)算及在船型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];哈爾濱船舶工程學(xué)院學(xué)報(bào);1993年04期

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

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1 王隸加;陳紀(jì)康;段文洋;馬山;;基于泰勒展開邊界元法和鏡像格林函數(shù)的浮體池壁效應(yīng)水動(dòng)力計(jì)算[A];第十四屆全國水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二十八屆全國水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集（下冊(cè)）[C];2017年

2 林琳;李煒偉;沈英;張桂萍;;有關(guān)船舶最小推進(jìn)功率確定和風(fēng)浪中失速預(yù)報(bào)的幾點(diǎn)問題[A];聚焦應(yīng)用 支撐創(chuàng)新——船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)測試技術(shù)學(xué)組2016年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2016年

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1 劉亮;船舶能效設(shè)計(jì)中若干耐波性影響因素研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2620830