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《哈尔滨工程大学》 2010年
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波浪中船舶六自由度“操纵—摇荡”耦合运动数值仿真

刘伟明  
【摘要】: 本文对船舶在波浪中六自由度“操纵—摇荡”耦合运动进行了研究,基于船舶运动数学模型编写计算程序,对船舶在波浪中的运动进行数值仿真计算,并研究了波浪对船舶机动航行的影响。 笔者在随船平动坐标系下建立了船舶六自由度运动数学模型。基于MMG船舶运动建模观点,将作用于船体的外力分成惯性力、粘性力、螺旋桨推力、舵力和波浪力等几部分单独考虑。其中,与摇荡运动相关的水动力采用切片法计算,波浪入射力采用三维方法计算,同时估算了二阶波浪力。 为了验证本文数学模型的正确性,分别对船舶在规则波、不规则波中的定速直航以及静水中的定常回转、Z型操舵运动进行了仿真计算。将仿真计算的结果和船模试验结果对比后,证实本文的数学模型对船舶在波浪中定速直航和静水中的机动航行的仿真计算结果都真实可信,可以用于船舶在波浪中“操纵—摇荡”耦合运动仿真计算。 在进行了大量仿真计算的基础上,笔者发现了船舶在波浪中回转的三种典型航行轨迹,并针对运动轨迹的特点提出了用瞬时回转圆心和瞬时回转半径两个量来分析船舶运动轨迹的漂移程度和稳定性。研究了波浪力中不同成份对船舶运动的影响,重点对船舶在不同波高、波长和浪向的规则波中的回转运动进行了计算分析,还对船舶在不规则波中的回转运动进行了仿真计算。根据分析的结果,提出了对指导船舶在波浪中机动航行具有参考意义的结论,具有一定的工程参考价值。同时发现本文数学模型的不足,为后续理论研究也提出了一些改进建议。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U661.3

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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