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原文传递高速船窄V字形尾迹的分析

论文题名：	高速船窄V字形尾迹的分析
关键词：	高速船;窄V字形尾迹;航迹夹角;远场波;波浪干涉;兴波角
摘要：	很久以前人们就观察到很多船的尾迹被限制在与航迹夹角?ψmax≤ψ≤ψmax的锥形范围内，其中锥形半角ψmax明显小于开尔文角ψK≈19?28′。很多理论已被提出以解释这些窄V字形尾迹。基于波浪干涉效应的两点兴波模型表明，在无限深广的静水中高速直线航行的单体船首尾散波间的纵向干涉或双体船两片体首波间的横向干涉会在开尔文楔内显著小于开尔文角的射线ψmax处产生最大的波浪。本文考虑波浪干涉效应对船长L的单体船或船长L间距S且具有相同片体的双体船在无限深广的静水中以航速V航行时远场波的影响，通过在船体表面点源分布来代表船体。研究报告了七艘主尺度范围广泛（长宽比、船长吃水比、型宽吃水比、水线进流角）的简单船体在很大范围的Froude数F≡V/√gL和无因次片体间距s≡S/L情况下的系统计算结果。这里，g为重力加速度。单体船或双体船产生的远场波系中最大波浪所在射线角，即主要兴波角，由一种简单实用的方法获得。这种方法基于数值确定由Hogner近似和驻相法近似估计的Fourier-Kochin表达式中波幅函数的峰值。本文主要的一般性结论是，尽管远场波幅值的大小受船体形状的强烈影响，但由于干涉效应造成的主要兴波角的大小受船体形状的影响很弱。因此，与最大波高相关联的主要兴波角的大小主要是船行波的运动学特性。该发现的重要结果是，对于一般性的船，主要兴波角的大小可由Froude数F（对单体船）或Froude数Fs和片体间距s（对双体船）通过简单的解析关系式得出。这些解析关系式在文中通过系统的数值计算得出。单体船主要兴波角的解析式考虑了船首尾散波的纵向干涉和左右舷产生的散波间的横向干涉，而双体船主要兴波角的解析式还考虑了两片体产生的散波间的干涉，因此相比两点兴波模型的初步分析给出的ψmax的近似更加精确。本文得到的主要兴波角的解析近似为高速船的远场波系的表观兴波角提供了新的上界，是Kelvin角ψK的重要补充。本文的研究结论加深了对窄V字形尾迹的理解，有助于从卫星拍摄的船行波照片中得到关于船舶的有用信息。
作者：	何佳益
专业：	船舶与海洋工程
导师：	Francis Noblesse
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文