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基于B样条的三维船体水动力数值计算研究
| 论文题名： | 基于B样条的三维船体水动力数值计算研究 |
| 关键词： | 干扰水动力;B样条;边界元;三维数值计算 |
| 摘要： | 随着中国加入WTO以及经济体制改革的深入进行,航运事业必然会得到蓬勃发展,而面对航道中日益增多的船舶,人类迫切需要了解船体上所受到的水动力情况,尤其是船体通过桥墩、两船相遇时的干扰水动力变化趋势,这些对避免船舶碰撞等海难事故的发生具有重要意义.作为数值计算的基础性工作,第2章采用人机交互的方式对船体型线与船体曲面进行几何造型,并全部统一成非均匀有理B样条形式,所生成的网格顶点直接为后续水动力的数值计算利用,这样避免了传统水动力计算程序中的许多数据输入和处理的过程.为了考查该文方法的可行性,第3章以圆球体绕流、圆柱绕流以及两个等圆球体在流场中的附加质量作为例子,通过在物体表面布置强度以非均匀有理B样条表达的源汇和着重对奇异积分的处理后完成了相应的计算,从与理论解的比较可以看出本方法的优越:在数目很少的配置点下数值解可取得十分良好的精度.第4章对Wigley船型的线性兴波阻力、不同弗氏数下的三维波形和等高线图作了数值计算,也取得了令人满意的结果.由于有升力的存在,第5章直接从速度势格林公式出发,并采用了一种近似的Kutta条件,首次采用B样条边界元方法对作斜航船体的操纵水动力开展了数值计算研究工作,所得到的结果在小角度斜航时精度要好于作大角度斜航时的精度,这可能因为所采纳的Kutta条件所导致的.第6和7章针对船体之间的干扰水动力问题,分别从两个层次上予以研究.第8章选择日本MMG的操纵运动数学模型对船舶作回转运动、Z型操纵试验的情况进行了数值模拟,并着重考虑了航道水深对船舶操纵性能的影响问题,其目的主要是为了课题组今后进一步开发诸如内河船舶操纵模拟器、船舶避碰计算机动态演示的需要.最后第9章对全文进行了总结并提出了今后进一步的研究方向. |
| 作者： | 张晓兔 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 张乐文;刘祖源 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2002 |
| 正文语种： | 中文 |
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