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船舶在波浪中大幅度运动和载荷时域预报
| 论文题名： | 船舶在波浪中大幅度运动和载荷时域预报 |
| 关键词： | 切片理论;船舶运动;波浪载荷;耐波性;时域 |
| 摘要： | 切片理论具有其它方法无法比拟的优点,目前已成为船舶在波浪上运动和载荷计算和预报的一种常规的实用手段.该文基于扩展的切片理论,计入船体运动时湿表面的变化及其对船体流体动力性能的影响,在时域内计算了船舶在波浪中的运动和载荷,并对船舶水动力系数及运动中的一些非线性因素进行了初步的探讨,该文的研究对船舶设计阶段的耐波性能评估具有工程实用价值.该文的研究分为二个部分:首先利用Frank源汇法计算水动力系数,计算包括不同吃水时的附加质量和阻尼系数,吃水范围涵盖了船舶大幅度运动时所有可能的吃水;然后建立和求解船舶大幅度运动方程,在实际计算时一方面考虑了运动模态之间的耦合,另一方面在计算水动力时,考虑了非线性因素的影响.Froude-Krylov力、辐射力、绕射力中的水动力系数随吃水瞬时变化,静浮力的计算精确到船体瞬时湿表面积,最后用四阶龙格-库塔方法在时域内求解船舶运动方程,并进行了载荷计算.研究表明:在某些频率范围内相关水动力系数基本不随吃水变化,只有超过某一频率后水动力系数的值才会出现差异;在横摇方向,水动力系数并没有随着吃水的变化发生规则变化,而是出现了波动现象;近船首剖面的水动力系数计算表明,水动力系数的波动非常大,并远远偏离了平均位置的水动力系数值,值的变化速率也不尽相同,总的看来,上振幅曲线曲率较大,变化较快,下振幅曲线曲率较小,变化较慢;外飘力和波面运动的速度的平方项有关,导致其振动频率和相应运动方向的频率不同;外飘力使升沉向下运动的幅值减小;船速对三个计算量的峰值影响甚微,但对振动频率有明显影响;波幅对船舶运动的影响是明显的,船舶运动的幅值基本上和波幅成线性关系.另外,该文进行了大量的计算工作,在程序调试过程中也有一些经验和教训:在船舶运动的计算中,必须首先较验静水平衡,全船的排水量和重心纵向位置必须精确地与船的静吃水相对应,否则,在时域步进计算中,会出现计算结果"飘动"的现象;混合编程具有很多优势,还有一个致命的缺陷,就是DLL的调试,DEBUG中看不出数组的值,非常不方便. |
| 作者： | 李毓江 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 毛筱菲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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