細(xì)長(zhǎng)型船的運(yùn)動(dòng)與波阻增加研究.pdf

1、在制造業(yè)疲軟的大環(huán)境下，船舶行業(yè)已經(jīng)持續(xù)了較長(zhǎng)一段時(shí)間的低迷。為度過此次行業(yè)寒冬并脫穎而出，我國(guó)船舶行業(yè)必須加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)，生產(chǎn)更適應(yīng)社會(huì)需求的船舶產(chǎn)品，即更快、更穩(wěn)、更安全的船舶。同時(shí)，近些年環(huán)境惡化，節(jié)能減排成為全世界的共同呼聲,國(guó)際海事組織要求2013年后新造船強(qiáng)制實(shí)施“新造船能效設(shè)計(jì)指數(shù)”（EEDI），而波浪增阻是計(jì)算EEDI中氣象因子fw的關(guān)鍵。因而，尋找適合現(xiàn)有船舶設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用所需的船舶在波浪上的運(yùn)動(dòng)求解和波阻增加計(jì)算的數(shù)值

2、方法就成為當(dāng)務(wù)之急。
　　總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀，頻域方法相較時(shí)域方法和CFD方法發(fā)展更為成熟，目前工程生產(chǎn)實(shí)際中仍廣泛使用頻域切片方法，但隨著航速提高，自由面的航速效應(yīng)顯著，切片方法不再能滿足精度要求。而三維有航速格林函數(shù)方法目前計(jì)算耗時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)有些船型，計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定，采用高速細(xì)長(zhǎng)體理論（二維半）或三維無(wú)航速格林函數(shù)法來(lái)進(jìn)行船體運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)和阻力增加計(jì)算將成為工程下一步發(fā)展方向。研究這兩種方法的適用性和優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于工程應(yīng)用選擇有重

3、要的指導(dǎo)意義。
　　相比其他的船舶波阻增加計(jì)算方法，輻射能量法在與切片方法和三維頻域方法的結(jié)合求解所得結(jié)果與試驗(yàn)值吻合較好，探討二維半方法結(jié)合輻射能量法進(jìn)行波阻增加計(jì)算既有研究意義又有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　為此，本文首先詳細(xì)闡述了勢(shì)流理論的發(fā)展，系統(tǒng)介紹了幾種常見頻域邊值問題的求解過程與數(shù)值方法；通過對(duì)二維問題分別采取時(shí)域法和頻域法計(jì)算，比較兩種方法的異同，驗(yàn)證二維時(shí)域格林函數(shù)的正確性，并對(duì)提高數(shù)值積分精度的方法進(jìn)行探討

4、，確定積分方式的選擇。
　　然后，本文分別采用二維半理論和航速修正法完成了對(duì)WIGLEYIII的船體水動(dòng)力計(jì)算和運(yùn)動(dòng)求解。在應(yīng)用二維半理論計(jì)算水動(dòng)力時(shí)，提出將時(shí)域速度勢(shì)轉(zhuǎn)化回空間速度勢(shì)來(lái)表達(dá)水動(dòng)力的求解方法，并和直接用時(shí)域速度勢(shì)表達(dá)水動(dòng)力的方法進(jìn)行數(shù)值模擬與比較；同時(shí)，將采用二維半方法得到的運(yùn)動(dòng)結(jié)果和航速修正法的結(jié)果與試驗(yàn)值對(duì)比，比較兩種方法對(duì)船舶在給定航速下的運(yùn)動(dòng)求解的精度與效率。
　　緊接著，論文建立了基于二維半理論結(jié)合

5、輻射能量法求解船舶波浪增阻的方式，數(shù)值模擬了WigleyIII和S175在不同航行工況下的波阻增加問題，并將結(jié)果與采用航速修正法結(jié)合輻射能量法所得的數(shù)值結(jié)果一起和試驗(yàn)值進(jìn)行比較，得出兩種方法適用性的結(jié)論。
　　最后，系統(tǒng)總結(jié)本文應(yīng)用二維半理論和航速修正法進(jìn)行船舶運(yùn)動(dòng)求解和波浪增阻計(jì)算時(shí)所得到的結(jié)論，并對(duì)下一步的研究方向進(jìn)行了展望。
　　本文采用Fortran語(yǔ)言自主開發(fā)了一套基于二維半理論結(jié)合輻射能量法求解船舶運(yùn)動(dòng)、計(jì)算波浪