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基于船模实验波形测量与波形分析的船舶尾浪数值模拟
| 论文题名： | 基于船模实验波形测量与波形分析的船舶尾浪数值模拟 |
| 关键词： | 高速船舶;船舶尾浪;波形测量;船模实验 |
| 摘要： | 近代各种高速船舶的不断出现并投入营运，使得高速船的尾浪造成严重的航道安全及环境问题，有关的试验研究及数值研究开始成为船舶领域里新的研究热点。随着船舶计算流体力学(CFD)和计算机技术的飞速发展，船舶尾浪的试验与数值研究已经取得一定的进展。有关研究对于设计与开发低尾浪冲刷的船型，并由此解决高速船尾浪引起的安全、经济和生态问题无疑具有重要意义。 本文采用试验结合理论的方法，通过常规拖曳水池中船模实验的波形测量与波形分析，实现大范围的船舶尾浪的数值模拟。船模实验是在武汉理工大学拖曳水池里进行的，选定的试验船型是仿射NPL高速圆舭型排水船型系列的Model100A船型得到的。波形测量的波形采集系统由传感器和五个探头组成，试验则以五道纵切测量不同Froude数下NPL单体船、双体船的一系列波高数据和阻力数据。由各道纵切采集的波高数据通过波形分析计算所得的波形阻力系数与由(1+k)法得到的兴波阻力系数的比较，讨论了波高采集的位置对基于纵切法的波形分析结果的影响。 本文用到了两种理论方法，一种是采用傅氏变换法求解波幅谱函数，推导了纵切法的理论公式，给出了相应的数值模拟结果；另一种是等价奇点分布法，介绍了该方法的数学原理以及数值处理方法。文中以NPL单体船、双体船为对象，对纵切法测得的波高数据导出相应的波幅谱函数，数值模拟远场尾浪，其衰减规律表明数值结果合理。另外初步探讨了采用基于映像原理的等价奇点分布法以消除波形测量信号中的池壁反射波影响、增加波浪测量的有效信号段长度。基于以上各研究结果，基本形成了一套由常规拖曳水池的纵切法船模波形测量、基于映像原理的等价奇点分布法、波形分析与自由波波谱法构成的，大范围船舶尾浪的数值模拟方法。 |
| 作者： | 聂霞 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 高高 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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