近水面雙體振蕩水動力有限元研究與分析.pdf

1、船舶在波浪中航行，由于受到波浪的擾動，船體會發(fā)生復雜的運動。如將船體看作剛體，則這種復雜的運動可分解為橫搖、縱搖、首搖和縱蕩、橫蕩、垂蕩六種運動。對于船舶搖蕩問題的研究，確定其水動力系數(shù)非常關鍵。很多學者對船體振蕩水動力系數(shù)做過大量的研究和分析。但由于種種原因得到的結果不盡相同，因而對于流體動力系數(shù)還有必要作進一步的研究和探索。計算流體動力系數(shù)的方法通常有三種：邊界元法、保角變換法和有限單元法。 本論文采用有限元方法分別計算了船

2、體在做升沉、橫蕩、橫搖運動時的水動力系數(shù)，包括附加質量系數(shù)和阻尼系數(shù)。首先給出了近水船體在做橫蕩、升沉、橫搖三種運動時的流體動力系數(shù)計算公式，主要是附加質量系數(shù)和阻尼系數(shù)。然后對有限元方法的各個解題步驟進行了詳細的推導，進而運用有限元方法，分別計算單體和雙體在上述三種運動狀態(tài)下的附加質量系數(shù)和阻尼系數(shù)。由于船體的附加質量和阻尼可通過剖面的附加質量和阻尼沿船長積分而得到，所以這里計算的均為二維剖面的附加質量和阻尼。最后本文比較了不同網(wǎng)格劃

3、分下的不同計算結果，力圖找到最佳的網(wǎng)格劃分方法，同時也對不同計算區(qū)域選取的計算結果進行了比較分析。文中分別計算了單圓柱、雙圓柱、單方柱、雙方柱、雙三棱柱體在升沉、橫搖、橫蕩運動時的附加質量系數(shù)和阻尼系數(shù)，比較了不同網(wǎng)格劃分和不同計算區(qū)域下的計算結果。對于雙體船型，還考慮了雙體間不同距離對計算結果的影響。 使用有限元法求解流場的偏微分方程時，在單元劃分上，為了更好的擬合邊界條件，文中采用八結點等參單元。在域內(nèi)使用伽遼金加權余量法，