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随机波群中的船舶参数激励横摇模拟分析研究
| 论文题名： | 随机波群中的船舶参数激励横摇模拟分析研究 |
| 关键词： | 船舶;参数激励横摇;随机波群;全非线性波浪模型;非线性运动模型 |
| 摘要： | 参数激励横摇现象是指船舶在遭遇特定波浪后，横摇运动在短时间内发展成为大角度运动并伴随垂荡和纵摇的非线性现象。随机波中参数激励横摇具有突发性，统计分析具有很强的非各态历经性，并且对波浪样本敏感，直接进行长时间的试验和数值模拟具有很大的不确定性，较为合理的方法是评估波群作用于船舶的概率。因此，本文建立了一套从波群识别、波群模拟到波群与船舶相互作用分析的研究流程，构建了精确的波群数值造波模型和参数横摇运动数值预报模型。 本文首先基于C11船顶浪不规则波参数横摇模型试验，进行危险横摇段筛选和特征波群的识别，建立了实际危险波群与船舶参数激励横摇之间的联系，并进行特征波群激励试验。接下来引入高级别无旋层析水波理论(HLIGN)精确模拟特征波群，考虑波浪的非线性，与利用二阶非线性波群试验生成的特征波群进行比较，验证了IGN波浪模型的准确性，并与线性波浪模型的速度和压力场进行对比，建立了一种针对随机波群数值构建的新方法。基于精确的波群模型，利用弱非线性的三自由度大幅运动数值计算模型进行船舶参数激励横摇预报，并进行初始激励的影响分析，研究发现参数横摇受“临界初始激励”和特征波群的共同激发。其次，基于斜拉索悬链线方程的系泊模型对波群激励试验结果进行对比验证，研究发现船舶的参数激励横摇对试验环境条件十分敏感，横摇运动会因外界条件的变化而发生较大改变，进一步说明了参数激励横摇具有很强的非线性。最后，对迎浪波群中的参数激励横摇运动响应特性进行频谱分析并探究其发生机理，研究得出参数横摇的诱因是遭遇波群引起的复原力臂周期性变化，引起参数激励横摇的高频子波主要集中在1至1.5倍船长的范围内，横摇运动主要振幅分量位于1/2波浪遭遇频率附近。 |
| 作者： | 张祖妍 |
| 专业： | 力学 |
| 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： | 2022 |
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