發(fā)布時間：2017-08-08 17:35

  本文關鍵詞：時域混合格林函數(shù)法及波浪中船舶運動的預報

  更多相關文章： 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】：進入新世紀以來,隨著我國對海洋資源和遠洋運輸需求的日益增加以及海軍建設的飛速發(fā)展,軍民兩方面對船舶與海洋結構物在波浪中的水動力性能和運動預報都提出了新的要求。目前在船舶水動力性能預報方面應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報方法具有重要意義。論文通過假想的直壁控制面進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行求解,然后給出了浮體在斜浪中運動的預報方法。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則總結出參數(shù)選取范圍。以圓柱形平臺和LNG船為例進行數(shù)值計算,結果證明時域混合格林函數(shù)法準確可靠,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和新的有航速自由面條件處理方法,建立了預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,進而對波浪中并行的兩船的耦合運動作了預報。計算結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力,結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報方法。研究針對不同航速的Wigley型船和S175船進行了非線性時域計算,給出了迎浪和斜浪中的運動預報。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雜情況下的預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
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U661.3
【目錄】：

• 上海交通大學博士學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)記憶效應部分的數(shù)值計算方法38-40
• 2.6 本章小結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 輻射問題的計算結果與分析64-67
• 3.6.3 繞射問題的計算結果與分析67-69
• 3.6.4 波浪中無航速浮體的時域運動預報與分析69-72
• 3.7 本章小結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 輻射問題的計算結果與分析92-96
• 4.6.3 繞射問題的計算結果與分析96-101
• 4.6.4 波浪中有航速船舶的時域運動預報與分析101-105
• 4.7 本章小結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 坐標系的選取和邊界積分方程的建立107-109
• 5.2.1 坐標系的選取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 輻射問題的計算結果與分析117-119
• 5.6.3 繞射問題的計算結果與分析119-121
• 5.6.4 波浪中相鄰兩船耦合運動的時域預報與分析121-123
• 5.7 本章小結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 船體瞬時濕表面網格的生成124-126
• 6.3 非線性入射波力和靜恢復力的計算126-129
• 6.4 船舶在波浪中的非線性時域運動預報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果與分析130-132
• 6.5.3 非線性靜恢復力的計算結果與分析132-135
• 6.5.4 波浪中船舶的非線性時域運動預報與分析135-138
• 6.6 本章小結138-139
• 第七章 總結與展望139-141
• 7.1 全文總結139-140
• 7.2 研究展望140-141
• 參考文獻141-150
• 致謝150-152
• 攻讀博士學位期間發(fā)表或錄用的論文152

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：641224