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原文传递船舶下沉量数值分析

论文题名：	船舶下沉量数值分析
关键词：	航行安全;船舶下沉量;数值分析;势流理论
摘要：	船舶航行时，对其附近所排开的水施加了作用力，形成波浪，从而引起水体流态的改变。根据势流理论，水的流动会导致水体对船体表面压力的改变，这种改变所表现出来的现象就是船舶的升沉和纵倾。这种升沉和纵倾在深水中表现的并不明显，但在浅水中将变得比较明显，若不予考虑，将直接威胁到船舶的安全航行，这也是本文的研究意义所在。　　本文以船舶的下沉量为研究对象，首先分析了其研究意义和研究现状以及部分前人研究出来的计算船舶下沉量的经验公式，来提炼出本文的研究思路，然后以NURBS和面元法为研究方法，致力于用势流理论的知识来分析船舶的下沉量。　　为了实现船体曲面的数字化表达，从而为船舶下沉量的计算模型提供比较精确的数据来源，文章介绍了NURBS的相关知识，利用NURBS技术编程实现了船体曲面的重构，并用例船验证了程序的可靠性。　　接着，文章根据势流理论推导出船舶航行中的位势方程，通过给定初值条件和边界条件来建立求解速度势的方程组，并选择格林函数解作为位势方程的数值解。采用面元法进行计算来解决直接求解方程组所面临的障碍，将船体曲面和自由水面离散成网格状，在单个网格中求解速度势的方程组。解出网格上计算点的速度势，进而求出速度和表面压力，然后将单个网格所受的表面压力在船体湿表面积分即可求出船舶所受的表面压力，进而可以计算出船舶航行中的下沉量。　　根据建立的计算模型，编写了计算程序。并采用ITTC（2015）会议上公布的关于KCS船型的测试数据来进行验证，通过分析发现，测试结果和计算结果的最大和最小相对误差分别为-10.32%和-1.84%，误差在可接受的范围，证明了该算法可行。并据此对育鹏的航行下沉量做了预测。
作者：	马小飞
专业：	航海科学与技术
导师：	于洋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2021