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基于二维半理论的垂向船舶运动和波浪载荷预报

马山  
【摘要】: 目前在船舶水动力学领域,广泛采用势流理论计算船舶在波浪中的运动和载荷响应。其中二维切片理论原理易懂,计算快捷,对船型的适用范围较好,且对船舶耐波性和载荷响应的预报精度能够满足工程需要而在船舶设计中得到普遍采用。船舶结构设计中的直接计算法的波浪载荷的计算就是采用了切片法理论的计算结果。由于切片法采用了低速高频假定,在航速较高时,船舶运动响应的计算结果与模型试验出入较大。为了体现船舶水动力计算的航速效应,一种高速细长体理论被用于船舶耐波性理论的预报。高速细长体理论针对高速船型船长吃水比较大的特点,采用二维势流理论求解流场,同时保留了三维有航速的自由面条件,特别适合高航速下的船舶运动和波浪载荷的预报。本文针对以下几个方面开展对高速细长体理论的研究工作: 1.采用二维时域格林函数的方法求解高速细长体理论下的流场。计算船舶的辐射水动力系数和绕射力,并同切片法的计算结果进行比较,分析自由面的航速效应对水动力计算的影响。 2.计算船舶在规则波中的垂向稳态运动响应和载荷响应。开展高速细长体理论和切片法理论的比较工作,测试该方法的有效性和适用性。 3.通过对两种方法计算的船舶稳态运动响应下的流体载荷成分的分析,比较两种方法计算的流体水动力的差别及其对船舶运动的影响。 4.考察船体分段数目对船舶流场求解和水动力计算的影响。


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