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数值波浪水池中船舶辐射绕射的数值模拟
| 论文题名： | 数值波浪水池中船舶辐射绕射的数值模拟 |
| 关键词： | 数值波浪水池;船舶辐射绕射;水动力学;强制垂荡;附加质量 |
| 摘要： | 船舶摇荡运动是船舶耐波性研究的主要内容。船舶辐射摇荡运动的附加质量、阻尼系数以及船舶在波浪中所受波浪力的确定是准确预报船舶在波浪中运动的基础。目前关于船舶附加质量与阻尼的计算大多是势流方法和试验方法。势流理论已广泛应用于切片理论方法、三维时频域方法中计算波浪中船舶航行运动性能等，但势流理论忽略了粘性也很难考虑非线性的影响，对强非线性运动的预报能力欠缺，若不加修正，其预报精度就不理想。试验方法往往需要进行费时费力的系列模型试验，成本高，而且结果的准确性易受测试设备的影响。随着计算机技术和计算技术的发展，数值模拟成为研究和解决问题的一种重要手段，采用基于粘性流理论的数值水池技术将是研究船舶水动力学问题的一种更为直接和有效的方法，并具有广阔的应用前景。 在较为系统地回顾和总结了目前国内外研究进展的基础上，本文基于CFD方法，就航行船舶辐射与绕射问题展开了如下的研究工作： 首先基于CFD方法，建立了三维数值波浪水池，进行了航行船舶辐射问题的数值模拟研究。模拟了不同航速、不同频率下 Wigley-Ⅲ船模的强制垂荡和纵摇辐射运动，并给出了一种求解航行船舶辐射运动水动力系数的方法。船体运动的附加质量与阻尼的计算结果与模型试验数据吻合良好。 其次进行了航行船舶绕射问题的数值模拟研究。模拟了数值波浪水池中规则波浪的生成，数值消波采用人工阻尼消波方法。计算了在不同航速、不同波长规则波顶浪中约束的Wigley-Ⅲ船模所受的波浪力：纵荡力、垂荡力和纵摇力矩，计算结果与模型试验、势流理论结果均吻合较好。在此基础上，还计算了在Fn=0.3、浪向角为150o情况下拘束的Wigley-III船模所受波浪力，将计算结果与势流理论结果比较，吻合良好。 研究结果表明，本文的方法能准确地给出航行船舶辐射运动水动力系数与波浪中船舶所受波浪力，能细致描述船舶周围的流场，可广泛应用于船舶与海洋工程浮式结构物的水动力性能研究。 |
| 作者： | 方昭昭 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 朱仁传 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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