三体船横摇阻尼及非线性运动预报方法

论文摘要

高速三体船拥有优秀的阻力、耐波性能。宽大的甲板面积方便航空作业,良好的设计可以使之具有优秀的隐身性能,诸多优点决定了高速三体船具有极高的军事应用的价值。近年来对该船型的研究正由理论研究进入实际工程应用阶段。美国海军已经率先将高速三体船型应用于濒海战斗舰(LCS)概念设计及实战部署。二维半理论的应用提供了针对高速三体船型水动力性能的有效频域计算方法。本文的工作主要采用脉冲响应函数理论通过拓展频域二维半理论,并计及瞬时湿表面对于入射波力和静水回复力的影响从而在时域内计算高速三体船型在斜浪中的大幅运动及动力响应特性。首先通过横向流等理论计算三体船型的粘性横摇阻尼,得到适用于频域和时域理论的直接计算方法。通过基于有限体积法的商业CFD软件模拟三体船静水横摇衰减试验,间接计算三体船的横摇阻尼。最后采用脉冲响应函数方法拓展频域的二维半理论并使用相应计算的横摇阻尼,计算三体船时域内斜浪规则入射波和不规则波中三自由度大幅运动响应。论文对大浪中三体船非线性运动计算结果进行了讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的目的和意义
• 1.2 波浪中海洋结构物运动及水动力计算方法综述
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 三体船粘性横摇阻尼简化计算方法
• 2.1 横向流理论
• 2.1.1 垂向粘性力的计算
• 2.1.2 横向粘性力的计算
• 2.1.3 粘性力矩的计算
• 2.1.4 数值计算结果
• 2.2 Zhang 的理论
• 2.2.1 摩擦阻尼的计算
• 2.2.2 涡阻尼的计算
• 2.2.3 数值计算结果
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于数值水池的三体船横摇阻尼模拟方法
• 3.1 Fine/Marine 简介
• 3.2 单体船模型建立及网格划分
• 3.3 单体船计算方法及计算结果
• 3.3.1 计算域尺度的确定
• 3.3.2 主要设定参数影响及附体影响效果
• 3.3.3 数值试验数据处理
• 3.4 三体船模型计算结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 简化的三体船运动物面非线性预报方法
• 4.1 概述
• 4.2 简化的船舶运动时域预报方法
• 4.3 流体载荷的处理方法
• 4.3.1 入射波力、静水回复力的处理
• 4.3.2 辐射力的处理
• 4.3.3 绕射力的处理
• 4.4 运动方程的建立与计算
• 4.5 不规则波处理方法
• 4.6 数值结果
• 4.6.1 脉冲响应函数积分域对计算结果的收敛性影响
• 4.6.2 时域附加质量对计算结果的收敛性影响
• 4.6.3 各种非线性方法迎浪计算结果比较
• 4.6.4 斜浪及不规则波运动响应
• 4.6.5 浪向及入射波频率对运动响应影响比较
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢