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基于一致性时域切片理论的参数横摇数值模拟研究
| 论文题名： | 基于一致性时域切片理论的参数横摇数值模拟研究 |
| 关键词： | 参数横摇;脉冲响应函数;不规则波;船舶稳定性 |
| 摘要： | 船舶参数横摇属于船舶稳定性问题，它极大的威胁着海上航运安全。本文提出了两种预报参数横摇发生的理论模型。基于希尔方程（Hill Equation）的单自由度预报模型为简化的理论模型，本论文基于该模型研究了参数共振（Parametric Resonance）背后的物理机理，为进一步开发更为复杂的船舶参数横摇预报方法提供了理论指导。第二种参数横摇预报模型为弱非线性方法，它直接求解3自由度的垂荡-横摇-纵摇耦合方程，在该模型中流体载荷的非线性主要来源于入射波浪力和静水恢复力，即入射波浪力和静水回复力在瞬时湿表面求解，抓住了参数横摇发生的主要因素；辐射力和绕射力保持线性并用脉冲响应函数表示。尽管该时域辐射力模型在实际中被广泛的使用，但是其理论体系中尚有不合理之处，会对运动响应产生很大的影响。在本论文中，对基于STF方法以及 Cummins方法的频域转时域的脉冲响应函数法进行了系统的理论分析和推导，建立了一致的频时转换理论，确保了频时转换后辐射力的一致性，并对其进行了验证。本文基于后一种预报模型对 C11集装箱船在迎浪规则波和不规则波中进行了参数横摇的数值模拟。对规则波中的参数横摇数值模拟，分别考察了阻尼、波高对预报结果的影响，且数值模拟结果和实验值吻合较好，同时也验证了数值模拟中硬化现象的存在；对不规则波中的参数横摇进行了统计分析，系统的讨论了随机数、模拟时长等对不规则波中参数横摇数值模拟的影响，并讨论其实际的非各态历经性。数值模拟结果也表明不规则波中的参数横摇现象发生过后便会消失，距离下次发生可能会间隔很长时间，但参数横摇一旦发生就会持续相对较长的时间。不规则波中参数横摇的实际非各态历经性是影响后期统计分析的主导因素。对参数横摇的统计和收敛性分析表明，至少应采用10-20组运动时历，来分析不规则波中的参数横摇运动。 |
| 作者： | 王锐 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 马山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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