本文關鍵詞：基于NURBS高階面元法的有航速船舶輻射問題數(shù)值計算研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：相對于理論和試驗方法，用數(shù)值方法計算船舶水動力具有其獨特的優(yōu)點和發(fā)展?jié)摿�。上世紀60年代至今，隨著計算機科學技術的發(fā)展，計算流體動力學(CFD)取得了重大的進展。CFD應用于船舶水動力學問題的數(shù)值求解，產(chǎn)生了船舶CFD方法。隨著船舶CFD技術被越來越廣泛地應用于實際工程問題，勢流法求解船舶水動力學問題的快捷性和精確性越來越重要，應用高階面元法求解船舶水動力問題成為當今的一個研究熱點。近年來，出現(xiàn)了眾多的高階面元法，其中基于被國際標準化組織(ISO)規(guī)定為定義工業(yè)產(chǎn)品幾何形狀的唯一數(shù)學描述工具的非均勻有理B樣條(NURBS)的高階面元法因為可以和船舶計算機輔助設計(CAD)更好地結(jié)合，更方便快捷地進行船型設計和船舶水動力性能設計、優(yōu)化，因而具有相當好的發(fā)展前景。 本文采用Rankine源作為Green函數(shù)，采用非均勻有理B樣條(NURBS)來表達物面幾何及源強分布密度，采用頻域法對自由面邊界條件進行線性化處理，開發(fā)了一種基于NURBS的Rankine高階面元法，用于數(shù)值計算考慮自由面邊界條件的有航速船舶微幅搖蕩運動水動力系數(shù)，以模擬試驗水池中的約束船模平面運動機構(PMM)試驗。由于源強分布密度采用NURBS的高階表示方法，克服了常數(shù)面元法源強分布密度不連續(xù)的缺陷，能夠精確高效地計算求解輻射問題的頻域法中出現(xiàn)的所謂的“m”項，從而有效地計算船舶搖蕩運動水動力系數(shù)。 為了驗證本文開發(fā)的高階面元法的有效性，首先對無界流場中的球體及一般橢球體的附加質(zhì)量進行了數(shù)值計算，并將計算結(jié)果和理論結(jié)果進行了比較。隨后，以近水面橢球體和Wigley數(shù)學船型為例，對計及自由面興波的有航速物體搖蕩運動水動力進行了計算，給出了第2、6運動模式下的附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)。通過對算例數(shù)值結(jié)果的分析，得出了一些初步的結(jié)論。
【關鍵詞】：輻射問題 水動力系數(shù) 頻域法 高階面元法 NURBS Rankine源
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：U661
【目錄】：

• 第1章 緒論7-11
• 1.1 研究的目的和意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外相關研究的現(xiàn)狀及動態(tài)8-10
• 1.2.1 船舶水動力學問題數(shù)值計算研究8-9
• 1.2.2 面元法綜述9-10
• 1.3 本文的主要工作10-11
• 第2章 NURBS在CAGD中的應用11-19
• 2.1 概述11-13
• 2.2 三維曲面的NURBS表達及NURBS曲面論的相關知識13-15
• 2.3 權因子對曲面形狀的影響15-18
• 2.4 本章小節(jié)18-19
• 第3章 基于NURBS高階面元法求解勢流問題19-30
• 3.1 引言19
• 3.2 基本理論19-26
• 3.2.1 理想流體的定解問題19-21
• 3.2.2 求解速度勢的格林函數(shù)法21-22
• 3.2.3 速度勢及其導數(shù)的NURBS表達22-26
• 3.3 NURBS高階面元法的驗證26-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第4章 有航速船舶微幅搖蕩運動理論30-42
• 4.1 問題的描述30-31
• 4.2 自由面邊界條件的線性化31-34
• 4.3 物面邊界條件的線性化34-35
• 4.4 簡諧搖蕩運動問題的頻域表達35-37
• 4.5 有航速搖蕩運動的水動力系數(shù)37-38
• 4.6 邊值問題的定解方程組38-41
• 4.7 本章小結(jié)41-42
• 第5章 有航速三維物體搖蕩運動水動力系數(shù)的數(shù)值計算42-56
• 5.1 引言42
• 5.2 源強分布的求解42-46
• 5.2.1 合模勢中的擾動勢部分的數(shù)值離散43
• 5.2.2 輻射勢的數(shù)值離散43-46
• 5.3 下潛橢球的水動力導數(shù)計算46-50
• 5.4 數(shù)學船型的水動力導數(shù)計算50-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 第6章 總結(jié)與展望56-58
• 參考文獻58-62
• 致謝62-63
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文和參加科研情況63

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉日明;任慧龍;;基于PCL語言的浮體濕表面B樣條面元生成方法[J];海洋工程;2008年04期

2 劉日明;任慧龍;李輝;;B樣條面元法在波浪載荷計算中若干問題研究[J];海洋工程;2011年02期

3 趙耀中;鄒早建;王化明;;一種處理高階面元法中奇異積分的方法[J];船海工程;2007年03期

4 何適;鄒早建;高志亮;;船舶有航速輻射問題數(shù)值計算研究[J];船海工程;2010年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李輝;船舶波浪載荷的三維水彈性分析方法研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

2 劉日明;基于B樣條面元法的浮體二階水動力計算[D];哈爾濱工程大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王偉飛;基于Rankine源法艦船有航速時域三維波浪載荷計算[D];哈爾濱工程大學;2010年

2 宋久振;單體排水式復合船型水動力性能研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

3 趙耀中;船舶有航速輻射水動力計算研究[D];上海交通大學;2007年

4 李學菊;基于Rankine源的艦船波浪載荷時域計算方法研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

  本文關鍵詞：基于NURBS高階面元法的有航速船舶輻射問題數(shù)值計算研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：351689