纵向规则波中参数横摇的数值模拟

论文摘要

参数横摇是阻尼较小的船在顶浪和接近顶浪的情况下,遭遇到一定频率的波浪时,伴随着显著的纵摇、升沉运动在短时间内产生很大横摇角的现象。研究参数横摇的基础是马休(Mathieu)方程,在此基础之上,目前已有多种参数横摇的数学模型,均可有效模拟参数横摇幅值。本文介绍了参数横摇的原理和几种经典的数学模型,并在ITTC推荐的参数横摇运动方程基础上,针对纵向规则波中的参数横摇现象,运用经验公式和快速模拟方法确定横摇阻尼以及横稳性高变化,数值求解横摇运动微分方程,预报出参数横摇的发生以及幅值。本文将上述方法具体应用于两个实例:1)意大利INSEAN船模实验室完成的滚装船参数横摇的船模试验;2)上海交通大学船模拖曳水池完成的集装箱船参数横摇的模型试验。将数值模拟结果与试验结果进行比较,验证了本文所提方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 研究内容概述
• 第2章 参数横摇的研究概况和基本理论
• 2.1 参数横摇的概念
• 2.2 参数横摇的研究概况
• 2.3 参数横摇的基本原理
• 第3章 参数横摇的几种数学模型
• 3.1 “1.5 自由度”的横摇方程
• 3.2 “3 自由度”耦合的横摇方程
• 3.3 运用“二阶方法”的6 自由度横摇方程
• 3.4 “4 自由度”非耦合的横摇方程
• 3.5 “5 自由度”非耦合的横摇方程
• 3.6 ITTC 推荐的计算方法和准则
• 第4章 ITTC 模型的应用方法
• 4.1 估算横摇阻尼的经验公式
• 4.2 船舶横摇稳性高GM 的计算方法
• 4.3 数值求解非线性微分方程
• 第5章 滚装船参数横摇的数值模拟实例
• 5.1 滚装船的资料概况
• 5.2 数值模拟结果与试验数据的对比
• 第6章 集装箱船参数横摇的数值模拟实例
• 6.1 集装箱船的资料概况
• 6.2 船模试验及数据处理
• 6.3 数值模拟结果与试验数据的对比
• 第7章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文