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基于横摇阻尼系数的破损船运动预报研究
| 论文题名： | 基于横摇阻尼系数的破损船运动预报研究 |
| 关键词： | 破损船;横摇运动;数值模拟;阻尼系数;程序预报 |
| 摘要： | 船舶作为重要的水上交通运输工具，一旦破损，会导致进水或舱内液体外泄，使得船舶下沉和倾斜，严重影响船舶浮性和稳性。破损船在横浪和舱内水晃荡的耦合作用下，会比完整船产生更为明显的横摇运动。因此，研究横浪中破损船的横摇运动预报问题，具有重要的工程意义。 本文针对上述问题，将破舱的水动力以阻尼力矩的形式加入完整船横摇运动微分方程中。采用CFD数值模拟破损船强迫横摇运动，计算破损船附加质量和横摇阻尼系数。建立静水和横浪中零航速破损船横摇运动预报方法，快速有效地预报破损船运动。 论文首先研究了破损舱室的固定进水过程和强迫横摇进水过程。通过建立破舱物理和数值模型，进行了破舱固定进水和强迫横摇进水的水池模型试验和数值计算，将数值结果与试验结果进行对比，验证了CFD数值模拟破舱进水过程计算方法的准确性。在此基础上，分别对破舱共振强迫横摇运动和非共振强迫横摇运动，以及破舱在进水过程开始横摇和破舱在进水完成后开始横摇开展数值模拟和分析。其次，研究了二维剖面的强迫横摇运动，以及三维完整船和破损船的强迫横摇运动。通过数值模拟二维S60船体中横剖面的强迫横摇运动，得到了二维剖面相同频率下不同幅值的横摇阻尼系数，并与试验值进行对比，验证了横摇阻尼计算方法的可靠性。再次，数值模拟了三维DTMB5512完整船和破损船的强迫横摇运动，验证了CFD数值模拟三维船体强迫横摇运动的可靠性。计算了完整船相同频率下不同幅值的横摇阻尼系数，与文献值进行对比，证明了采用横摇阻尼计算方法计算完整船横摇阻尼系数的准确性。在此基础上，计算了破损船不同幅值、不同频率下的附加质量和阻尼系数，分析了频率和幅值对附加质量和阻尼系数的影响规律。最后，研究了静水和横浪中破损船的横摇运动预报方法。基于完整船横摇运动微分方程，将破舱的水动力，以阻尼力矩的形式加入方程，编制了破损船静水中横摇自由衰减运动和横浪中横摇运动预报程序。通过数值模拟静水中零航速完整船和破损船的横摇自由衰减运动，验证了程序预报静水中船舶运动的准确性。在以上工作的基础上，数值模拟了不同波长下的横浪中破损船横摇运动，验证了程序预报波浪中船舶运动的准确性。 |
| 作者： | 陈令福 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 程细得 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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