基于NURBS高阶面元法的有航速船舶辐射问题数值计算研究

论文题目: 基于NURBS高阶面元法的有航速船舶辐射问题数值计算研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 流体力学

作者: 王化明

导师: 邹早建,高高

关键词: 辐射问题,水动力系数,频域法,高阶面元法

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 相对于理论和试验方法，用数值方法计算船舶水动力具有其独特的优点和发展潜力。上世纪60年代至今，随着计算机科学技术的发展，计算流体动力学(CFD)取得了重大的进展。CFD应用于船舶水动力学问题的数值求解，产生了船舶CFD方法。随着船舶CFD技术被越来越广泛地应用于实际工程问题，势流法求解船舶水动力学问题的快捷性和精确性越来越重要，应用高阶面元法求解船舶水动力问题成为当今的一个研究热点。近年来，出现了众多的高阶面元法，其中基于被国际标准化组织(ISO)规定为定义工业产品几何形状的唯一数学描述工具的非均匀有理B样条(NURBS)的高阶面元法因为可以和船舶计算机辅助设计(CAD)更好地结合，更方便快捷地进行船型设计和船舶水动力性能设计、优化，因而具有相当好的发展前景。 本文采用Rankine源作为Green函数，采用非均匀有理B样条(NURBS)来表达物面几何及源强分布密度，采用频域法对自由面边界条件进行线性化处理，开发了一种基于NURBS的Rankine高阶面元法，用于数值计算考虑自由面边界条件的有航速船舶微幅摇荡运动水动力系数，以模拟试验水池中的约束船模平面运动机构(PMM)试验。由于源强分布密度采用NURBS的高阶表示方法，克服了常数面元法源强分布密度不连续的缺陷，能够精确高效地计算求解辐射问题的频域法中出现的所谓的“m”项，从而有效地计算船舶摇荡运动水动力系数。 为了验证本文开发的高阶面元法的有效性，首先对无界流场中的球体及一般椭球体的附加质量进行了数值计算，并将计算结果和理论结果进行了比较。随后，以近水面椭球体和Wigley数学船型为例，对计及自由面兴波的有航速物体摇荡运动水动力进行了计算，给出了第2、6运动模式下的附加质量和阻尼系数。通过对算例数值结果的分析，得出了一些初步的结论。

论文目录:

第1章 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2 国内外相关研究的现状及动态

1.2.1 船舶水动力学问题数值计算研究

1.2.2 面元法综述

1.3 本文的主要工作

第2章 NURBS在CAGD中的应用

2.1 概述

2.2 三维曲面的NURBS表达及NURBS曲面论的相关知识

2.3 权因子对曲面形状的影响

2.4 本章小节

第3章 基于NURBS高阶面元法求解势流问题

3.1 引言

3.2 基本理论

3.2.1 理想流体的定解问题

3.2.2 求解速度势的格林函数法

3.2.3 速度势及其导数的NURBS表达

3.3 NURBS高阶面元法的验证

3.4 本章小结

第4章 有航速船舶微幅摇荡运动理论

4.1 问题的描述

4.2 自由面边界条件的线性化

4.3 物面边界条件的线性化

4.4 简谐摇荡运动问题的频域表达

4.5 有航速摇荡运动的水动力系数

4.6 边值问题的定解方程组

4.7 本章小结

第5章 有航速三维物体摇荡运动水动力系数的数值计算

5.1 引言

5.2 源强分布的求解

5.2.1 合模势中的扰动势部分的数值离散

5.2.2 辐射势的数值离散

5.3 下潜椭球的水动力导数计算

5.4 数学船型的水动力导数计算

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文和参加科研情况

发布时间: 2005-04-13

参考文献

• [1].基于NURBS高阶面元法的船舶兴波阻力计算[D]. 马健.武汉理工大学2005
• [2].基于NURBS高阶面元法的运动物体浅水水动力计算[D]. 高志亮.上海交通大学2008
• [3].基于NURBS的的船体型线智能化设计[D]. 于亚如.大连理工大学2005
• [4].船体NURBS曲线修改方法研究[D]. 申玫.大连理工大学2008
• [5].Ship Hull Fitting and Stability Calculation[D]. Syed Tauseef Ahmed.哈尔滨工程大学2006
• [6].基于NURBS面元法的船舶兴波问题数值计算研究[D]. 马岭.武汉理工大学2002
• [7].NURBS技术剖析及其在船体线型表达上的行为研究[D]. 杜广东.大连理工大学2000
• [8].基于高阶面元法的浮体在波浪中的运动研究[D]. 田振宇.哈尔滨工程大学2014
• [9].船舶有航速辐射水动力计算研究[D]. 赵耀中.上海交通大学2007
• [10].基于NURBS高阶面元法的SWATH兴波阻力计算[D]. 陈红梅.武汉理工大学2004

相关论文

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• [5].基于NURBS高阶面元法的船舶兴波阻力计算[D]. 马健.武汉理工大学2005
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• [7].用面元法预报船体兴波阻力[D]. 李子如.武汉理工大学2006
• [8].基于NURBS面元法的船舶兴波问题数值计算研究[D]. 马岭.武汉理工大学2002
• [9].基于NURBS的三维物体波浪载荷数值计算[D]. 徐航.武汉理工大学2002
• [10].基于NURBS高阶面元法的SWATH兴波阻力计算[D]. 陈红梅.武汉理工大学2004

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