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原文传递基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法

专利名称：	基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法
摘要：	本发明提供一种基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法，步骤1：进行静水力计算；步骤2：通过时域泰勒展开边界元法计算船舶初始状态下的叠模速度势、扰动速度势及其空间一阶、二阶导数；步骤3：求得带漂角船舶所受的二阶波浪漂移力和力矩；步骤4：求得新时刻带漂角船舶所受的二阶波浪漂移力和力矩，并且对耐波性问题进行Nt步求解；步骤5：计算下一时刻的船舶运动信息；步骤6：重新计算叠模速度势和扰动速度势；步骤7：计算出下一时刻的船舶运动信息。本发明方法使用泰勒展开边界元法进行船舶耐波性计算，有效提高了全浪向下带漂角船舶二阶波浪漂移力和力矩的计算精度，然后使用双时间尺度模型进行波浪中船舶回转运动计算。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨工程大学
发明人：	陈纪康;张国栋;段文洋;侯思宇
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-02T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-13T00:00:00+0800
申请号：	CN202211073372.8
公开号：	CN115470724A
分类号：	G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14;G;G06;G06F;G06F30;G06F111;G06F113;G06F119;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
申请人地址：	150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室
主权项：	1.一种基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1:读取网格文件，利用网格信息进行静水力计算；步骤2:通过时域泰勒展开边界元法计算船舶初始状态下的叠模速度势、扰动速度势及其空间一阶、二阶导数；步骤3:直接在船体湿表面压力积分获得一阶力，进而通过船舶6自由度运动方程求得船舶的波频运动，并且通过近场积分方法求得带漂角船舶所受的二阶波浪漂移力和力矩；步骤4：利用步骤3获得的船舶6自由度波频运动更新扰动势边值问题，并且再次利用时域泰勒展开边界元法对扰动势进行求解，获得新时刻的船舶6自由度波频运动，进而求得新时刻带漂角船舶所受的二阶波浪漂移力和力矩，步骤2到步骤4称为船舶耐波性问题，并且对耐波性问题进行Nt步求解；步骤5：将获得的二阶波浪漂移力和力矩进行最小二乘拟合，并带入MMG操纵运动模型，计算下一时刻的船舶运动信息；步骤6：根据新的船舶运动信息重新计算叠模速度势和扰动速度势；步骤7:更新船舶的6自由度运动和带漂角船舶所受的二阶波浪漂移力和力矩，从而计算出下一时刻的船舶运动信息。 2.根据权利要求1所述的基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：步骤101:读取网格文件，自动提取船舶水线信息和自动生成符合边界元方法的水面离散网格，所述船舶水线信息包括首尾驻点空间坐标、水线拟合曲线函数；步骤102:利用网格信息进行静水力计算具体包括，基于船舶物面网格，计算船舶静水力参数，检查静水力参数数值结果和物理船舶参数的误差，所述静水力参数包括排水体积、浮心、重心、漂心、惯性矩、横摇固有频率和船舶湿表面面积。 3.根据权利要求1所述的基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：步骤201：将浮体湿表面离散为若干四边形和三角形单元，在每一单元上，取单元节点坐标均值为中心，在面元中点对偶极强度作泰勒展开并保留一阶导数项，对源强作泰勒展开只保留一阶导数项；步骤202:引入场点的切向一阶导数来封闭方程组，构成关于偶极强度、偶强的一阶导数为未知数，源强为已知变量的线性代数方程组；步骤203:利用阻尼区来实现有航速船舶远方辐射问题，并且自由面条件采用积分格式；步骤204:本方法求解的扰动速度势中包含辐射速度势和绕射速度势；步骤205:扰动速度势求解的边界积分方程，采用矩阵求逆法进行时域步进求解。 4.根据权利要求1所述的基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：步骤301:通过伯努利方程获得船体表面压力，并在船体湿表面直接积分获得一阶波浪力，然后由6自由度运动方程获得船舶加速度，进而获得船舶的波频运动；步骤302:在水平和首摇方向附加软弹簧，对船舶进行约束，防止数值发散。 5.根据权利要求1所述的基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：步骤401：利用步骤3获得的新时刻船舶波频运动更新扰动速度势边值条件，并再次使用泰勒展开边界元法求解扰动速度势，进而获得新时刻的船舶波频运动，重复步骤3和步骤4Nt步，获得Nt步带漂角船舶所受的二阶波浪漂移载荷。 6.根据权利要求1所述的基于泰勒展开边界元法的波浪中船舶回转运动预报方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：步骤501：将半个波浪周期内的二阶波漂载荷进行最小二乘拟合，并且直接带入MMG模型，获得下一时刻的船舶运动速度和空间位置信息。