船舶靜水興波阻力及波形求解分析.pdf

1、我們知道船舶快速性主要包括阻力和推進(jìn)兩方面，船舶定常興波問題是研究船舶快速性的一個重要的方面，其主要包括船舶興波阻力和船舶自由面興波的求解。因此船舶興波阻力和自由面興波特性的研究對于船舶阻力的分析具有重大的意義。一個準(zhǔn)確高效的興波阻力求解方法對與船舶初始設(shè)計、船舶型線優(yōu)化等工作有重要的意義，同時對于船舶自由面興波特性的分析也對認(rèn)識船舶興波阻力機(jī)制，船舶興波干擾等問題有很大的幫助。本文基于線性勢流理論Neumann-Michell理論開發(fā)

2、了船舶興波阻力求解器，并結(jié)合本文提出的船舶自由面積分的新的計算方法，計算自由面興波，為了驗證該船舶興波阻力求解器的可靠性，本文對Wigley、Series60、KCS、DTMB5415、Delft等單體、雙體船型不同航速航行的工況進(jìn)行了計算驗證，同時本文還基于Kelvin駐相點理論，利用散波干涉原理對單體船自由面興波最大興波角進(jìn)行了分析，并給出一系列的數(shù)值驗證。
　　Neumann-Michell(NM)理論是Noblesse在2

3、013年提出來的，該理論在線性勢流理論的框架內(nèi)，相比Neumann-Kelvin(NK)理論NM理論提出了一致的線性模型，保留了原 NK理論中略去的線性項，并對原NK理論中水線積分項的被積函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，消去了NK理論中的水線積分項，這樣一來NM理論求解公式不再受制于NK理論中水線積分項對計算精度的影響，可以得到精確的結(jié)果，且其迭代求解方法省去了線性方程組的求解，效率更高。
　　船舶自由面興波的求解主要難點在于傅立葉積分的求解，

4、其被積函數(shù)對于遠(yuǎn)場場點是一個劇烈震蕩的三角函數(shù)，我們知道數(shù)值積分中，如果被積函數(shù)震蕩劇烈那么需要取很多的積分點來進(jìn)行計算，這樣會增加很大的計算量，而且也很難得到精確的結(jié)果，針對遠(yuǎn)場興波的計算，本文基于Kelvin提出的駐相點理論利用數(shù)值方法得到近場、遠(yuǎn)場都適用的傅立葉積分變形公式，并結(jié)合NM理論開發(fā)了船舶興波阻力和自由面興波求解程序，并將該程序應(yīng)用于Wigley、Series60、KCS、DTMB5415、Delft等船型的定常運動計算