潜体运动兴波流场数值模拟方法研究

论文摘要

本文在势流理论范畴内,应用时域方法研究潜体的运动兴波流场问题。首先建立线性自由面条件下,三维物面非线性时域格林函数边界元模型,以近水面潜椭球的阻力问题为例进行数值计算,验证理论的可行性和数值过程的可靠性,然后就近年来近海工程中的热点问题之一——滑坡海啸进行数值模拟。推导无界流中回转椭球体定常绕流问题诱导速度三维解析解以及基于细长体假设的二维解析解,在此基础上,通过对三维和二维解的计算比较,讨论细长体理论的使用范围。在细长体假设下,以二维物面非线性时域格林函数边界元模型为基础,给出2D+t求解细长潜体水动力问题的计算模型。应用三维边界元法以及2D+t方法对无界流中回转椭球体定常绕流问题进行数值模拟,并将其结果与三维解析解进行比较,确定了三维数值解作为验证2D+t方法可靠性的依据以及后者在较高航速下的适用性。验证2D+t方法的可行性后,考察近水面椭球体定常绕流问题,将2D+t方法与三维数值结果进行了比较,并对带有平行中体的情况进行进一步的研究和探讨,为以后船-波大幅相对运动的研究打下基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的目的及意义
• 1.2 船舶运动及水动力预报理论研究综述
• 1.2.1 二维切片理论
• 1.2.2 三维水动力理论
• 1.2.3 高速细长体理论
• 1.3 本文工作简介
• 第2章 潜体大幅运动水动力时域解
• 2.1 三维物面非线性时域问题
• 2.1.1 定解条件
• 2.1.2 积分方程的建立
• 2.1.3 数值计算方法
• 2.2 二维物面非线性时域问题
• 2.2.1 定解条件
• 2.2.2 方程的建立及离散
• 2.3 2D+t方法求解细长潜体水动力问题
• 2.4 本章小结
• 第3章 三维潜体运动兴波流场数值模拟
• 3.1 潜椭球定常兴波问题
• 3.2 水下块体滑坡兴波模拟
• 3.2.1 海底滑坡简化模型描述
• 3.2.2 数值计算结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 细长潜体定常绕流场特性研究
• 4.1 无界流中回转椭球体定常绕流解析解
• 4.1.1 三维解析解
• 4.1.2 二维解析解
• 4.1.3 无界流中细长体流场特性
• 4.2 无界流中回转椭球体定常绕流数值解
• 4.2.1 三维边界元法数值解
• 4.2.2 2D+t方法数值解
• 4.3 近水面物体定常绕流数值解
• 4.3.1 回转椭球体定常绕流数值解
• 4.3.2 加一平行中体后的椭球体定常绕流问题
• 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