基于面元法的三體船升沉縱搖水動(dòng)力數(shù)值研究.pdf

1、三體船的主船體為一細(xì)長體，左右兩側(cè)體一般為對(duì)稱分布，其作為一種新型船舶，比常規(guī)單船舶表現(xiàn)出良好的水動(dòng)力性能。因此國內(nèi)外對(duì)三體船進(jìn)行了大量的研究工作。隨著勢(shì)流理論的發(fā)展與運(yùn)用，三體船在波浪上的運(yùn)動(dòng)分析研究也變得尤為重要，其中之一即為搖蕩運(yùn)動(dòng)下水動(dòng)力系數(shù)的數(shù)值計(jì)算研究。
　　本文采用面元法，并結(jié)合基于Rankine源的Green函數(shù)求解三體船在微幅搖蕩下的水動(dòng)力系數(shù)。首先，建立船舶在無限開闊水域上的定常興波問題的定解條件;然后在各邊界

2、面上劃分邊界面元，在邊界面元奇點(diǎn)上分布源匯，并用Green函數(shù)表示出各個(gè)場點(diǎn)的勢(shì)函數(shù);根據(jù)各邊界條件聯(lián)立方程組，求解即可得到各奇點(diǎn)的源匯密度，進(jìn)而求得勢(shì)函數(shù);最后通過Bernoulli方程和積分公式即可求得船舶的水動(dòng)力系數(shù)。對(duì)于輻射問題的求解，?？紤]了船舶的非定常運(yùn)動(dòng)，即將非定常速度勢(shì)計(jì)入總的速度勢(shì)。然后再建立在頻域下的非定常輻射問題定解條件求解船舶水動(dòng)力系數(shù)。此外，在物面邊界條件上計(jì)入了定常運(yùn)動(dòng)與非定常運(yùn)動(dòng)的耦合影響，即邊界條件中m項(xiàng)

3、，從而更準(zhǔn)確地計(jì)算出高速三體船在微幅搖蕩運(yùn)動(dòng)下的水動(dòng)力系數(shù)。為驗(yàn)證本文計(jì)算程序的可靠性和精確性，首先將不同尺度比橢球體在無界流的附加質(zhì)量的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與理論值對(duì)比驗(yàn)證;隨后又研究一定潛深的橢球體和Wigley數(shù)字船型的興波問題，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比得出程序具有可靠性和一定的精確度。最后計(jì)算了單Wigley和三體船微幅搖蕩下的部分水動(dòng)力系數(shù)，即升沉、縱搖模態(tài)下及耦合模態(tài)下的附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)值，并將單Wigley的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比