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船舶在波浪上线性运动的三维频域计算技术研究

姜宗玉  
【摘要】: 船舶在波浪上剧烈的摇荡运动轻则会影响船舶的运营效率,重则会造成船舶结构损毁甚至倾覆失事。因此,研究清楚船舶在波浪上运动的特性和原理,可以为设计具有良好耐波性的船舶提供可靠的依据,对保证船舶的安全以及高效率的运营具有非常重要的意义。 本文运用来自于法国船级社的水动力商业软件HydroStar计算了多种船舶在波浪上的垂荡、纵摇和横摇运动,主要内容包括以下几个方面: 1)计算了WigleyⅠ型船模在纵向规则波中的垂荡和纵摇运动,并将计算结果与STF切片法的计算结果以及代尔夫特理工大学拖曳水池的实验结果进行对比,结果吻合在可接受范围内; 2)以美国“企业号”航母为例,探索性地讨论了HydroStar对航空母舰耐波性计算是否依然适用。通过讨论分析发现,利用HydroStar计算得到的航母运动响应较为合理地反映了航母的实际耐波性能,可以为航母的耐波性计算预报提供有价值的参考; 3)初步研究了利用三维边界元方法计算三体船在波浪上的运动时出现的“数值振荡”现象,并提出了一种实用的改进方法以解决“数值振荡”问题,通过传统方法、改进方法以及实验结果三者的比较验证了改进方法的可行性; 4)计算得到了三体船十二种不同附体位置配置方案在三个航速下的垂荡、纵摇和横摇频率响应函数曲线,并对比研究了附体位置对三体船上述三种运动性能的影响。


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