高速雙體船縱向運(yùn)動預(yù)報方法研究.pdf

1、高速雙體船以其寬闊的甲板面積，良好的耐波性、穩(wěn)定性和快速性，在軍用及民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。為了使高速雙體船能夠更加高速、安全和穩(wěn)定的航行，對其運(yùn)動預(yù)報方法的研究就成為必要而迫切。二維半理論因其考慮到了航速效應(yīng)，特別適合于高速雙體船的運(yùn)動預(yù)報。在應(yīng)用二維時域Green函數(shù)方法求解二維半理論的定解問題時，對Green函數(shù)的數(shù)值計算的快速性和準(zhǔn)確性以及對速度勢的時間步進(jìn)求解的穩(wěn)定性的研究，具有重要的意義。
　　本文主要研究二維時域G

2、reen函數(shù)及其偏導(dǎo)數(shù)的數(shù)值計算，以此為基礎(chǔ)，研究具有外飄的雙體二維物體線性時域水動力計算的穩(wěn)定性問題和基于二維半理論的具有外飄的高速雙體船的運(yùn)動預(yù)報方法。具體內(nèi)容如下：
　　1.研究了二維時域 Green函數(shù)及其偏導(dǎo)數(shù)的被積函數(shù)在積分區(qū)間上振蕩且收斂的特性，并根據(jù)該特性，提出了計算這些函數(shù)的分段積分?jǐn)?shù)值計算方法。依據(jù)分段積分法，將這些函數(shù)的被積函數(shù)的積分區(qū)間截斷并分割成多個小的積分區(qū)間。在這些積分區(qū)間上對被積函數(shù)進(jìn)行多點(diǎn)Gaus

3、s積分并累加，得到Green函數(shù)及其偏導(dǎo)數(shù)的值。對積分區(qū)間截斷值和Gauss積分的取點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行了敏感度分析，并確定了滿足計算精度要求的且計算效率最高的選擇方案。對二維時域線性水動力問題的時間步長的取值進(jìn)行了分析，為在應(yīng)用二維半理論計算高速雙體船的水動力問題時，計算橫剖面數(shù)量的選取提供了依據(jù)。
　　2.研究了基于匹配邊界元法的具有外飄的單體和雙體二維物體的線性時域水動力的求解方法，在具有外飄的二維物體的外部加上匹配邊界，將流場劃分為

4、不包含自由液面的內(nèi)域和包含自由液面的外域，在內(nèi)外域分別建立積分方程，聯(lián)立求解。重點(diǎn)給出了計算雙體二維物體線性水動力問題的匹配邊界元法的數(shù)值計算方法。對單體和雙體二維物體受強(qiáng)迫簡諧搖蕩時的線性時域水動力進(jìn)行計算，并與基于二維時域Green函數(shù)的分布源法計算的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了對比和驗(yàn)證。
　　3.以分段積分法計算二維時域Green函數(shù)及其偏導(dǎo)數(shù)為基礎(chǔ)，研究了基于二維時域Green函數(shù)的分布源法的高速雙體船水動力計算的二維半理論。建立了高

5、速雙體船周圍速度勢所需要滿足的定解條件，采用二維時域格林函數(shù)方法，建立物面非線性分布源邊界積分方程并對速度勢、水動力及運(yùn)動進(jìn)行數(shù)值求解。與基于Wigley船型的單體船型的和基于Series64船型的雙體船的模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該理論和運(yùn)動預(yù)報程序的可靠性。
　　4.研究了基于匹配邊界元法的具有外飄的高速雙體船的水動力計算的的二維半理論。建立了高速雙體船周圍速度勢所需要滿足的定解條件，采用匹配邊界元方法，建立物面非線性匹配邊