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基于全非线性方法的有限水深中船体运动和载荷响应特性研究
| 论文题名： | 基于全非线性方法的有限水深中船体运动和载荷响应特性研究 |
| 关键词： | 船舶设计;有限水深;运动响应;载荷响应;全非线性 |
| 摘要： | 各类船舶以及海洋结构物对于当今社会的运行、经济发展等有着不可或缺的作用。在进行船舶设计时，需要对其可能出现的波浪载荷以及运动响应进行预报。另一方面，我国有着漫长的海岸线，港口数量众多，在周边某些海域水深较浅，对于在这些浅水海域航行、过往的船只来说，其航行状态值得关注。当今在船舶设计行业中，利用专门的商业软件对航行状态进行计算仿真，已经成为较流行的技术。然而由于船舶航行状态所具有的特殊性，当前大多数商业计算软件往往是以无限水深作为假设的前提条件来进行数值模拟，对于船体在浅水水域航行状态的模拟尚为欠缺。因此，如何针对有限水深情景下船体受波浪作用所发生的运动与载荷响应进行准确地预报，便成了具有重要意义的一项研究内容。 本文以势流理论作为基本的框架，基于全非线性边界元方法，通过FORTRAN语言编程来开发相应的数值计算程序。在构建船体湿表面形状时，采用累加弦长的三次参数样条法来对船体型线进行拟合，并通过线性插值来划分物面网格。之后针对所选定流体域边界的全非线性条件进行限定，包括非线性物面条件、自由面的非线性运动学边界条件以及非线性动力学边界条件。另一方面，根据相应的理论来对入射波生成模块进行编程，从而实现对船舶在有限水深条件下特定入射波中航行情景的模拟，以计算其运动与载荷响应时历。 在程序完成之后，以S175型集装箱船作为分析对象，对不同水深下、以及某特定浅水状态中不同波长作用下船体的迎浪航行情景进行时域数值模拟。之后改换另一种入射波生成机制，采用有限水深的五阶斯托克斯波来进行类似计算，并将其与前者进行对比，以分析不同水深以及浅水中不同入射波条件对于船体运动与载荷的影响。除对上述各个迎浪工况之间波浪载荷与运动特性的计算与比较之外，还进行了单位波幅下多航向的零航速波浪响应模拟，通过对其计算结果进行分析比较，测试了该计算程序在斜浪情景中的应用效果。 |
| 作者： | 杨瑞嵩 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 孙士丽;蔡斯渊 |
| 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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