迎浪规则波中的滑行艇纵向运动预报

论文摘要

滑行艇是最早出现的依靠水动力滑行的船型,跟普通排水型船相比,其滑行时的水动力非常复杂。最主要的区别之一是,滑行艇在高速滑行时,艇体底部受到水动升力的作用,而艇重的绝大部分由水动升力承担,因此艇体整体被抬升,吃水与静浮时相比大量减小,并且会产生一个滑行纵倾角,使船首上抬。另外,绝大多数的艇体都是带折角线和方尾设计的。流动在折角线和尾缘底部会产生分离现象,会大大的影响整个艇体上的载荷分布。在遭遇到波浪时,会导致湿表面和水线面的剧烈变化,运动响应会呈强非线性特征。同时受到波浪砰击的时候,会产生剧烈的颠簸。有时还会飞跃一个波峰,再掉落下一个波峰的出水现象。因此问题比较复杂,用较常规的运动预报方法并不适用。本文采用半理论半经验公式结合的方法,对棱柱形滑行艇在迎浪规则波中的运动响应进行了理论模型的建立和数值计算。验证了传统经验公式的可靠性,并在此基础上,推导对耦合运动影响最大,非线性效应影响最大的回复力(矩)系数的计算。用相似解得到阻尼系数和附加质量。分别建立频域和时域中垂荡和纵摇的耦合方程组。将计算结果和试验结果进行了比较,分析了非线性因素的影响。为进一步扩展到不规则波中的运动预报奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 滑行艇耐性研究概述
• 1.2.1 滑行艇耐波性研究的主要难点
• 1.2.2 滑行艇耐波性能预报综述
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 滑行艇静水滑行姿态预报
• 2.1 基本方程和边界条件的建立
• 2.2 滑行基本原理
• 2.2.1 二元滑行面在理想中的受力
• 2.2.2 有限宽度滑行面的受力
• 2.3 Savitsky公式
• 2.4 静水中航行姿态预报
• 2.4.1 计算步骤简介
• 2.4.2 计算实例
• 2.5 本章小结
• 第3章 滑行艇在迎浪规则波中垂荡和纵摇运动的频域解
• 3.1 迎浪规则波中垂荡和纵摇的线性耦合运动方程
• 3.2 水动力系数分析
• 3.2.1 回复力（矩）系数
• 3.2.2 垂荡和纵摇的附加质量
• 3.2.3 垂荡和纵摇的阻尼系数
• 3.3 迎浪中的波激载荷
• 3.3.1 广义的Froude-Kriloff载荷
• 3.3.2 绕射载荷
• 3.4 迎浪中航行垂荡和纵摇的频域解
• 3.4.1 频域求解方法
• 3.4.2 频域解数值计算结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 滑行艇迎浪规则波中垂荡和纵摇运动的非线性时域解
• 4.1 时域非线性运动方程
• 4.2 数值计算结果
• 4.3 时域结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录一 水池试验模型基本参数
• 附录二 规则波迎浪的频域解和试验值比较