細(xì)長型船的運動與波阻增加研究.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)了較長一段時間的低迷。為度過此次行業(yè)寒冬并脫穎而出，我國船舶行業(yè)必須加快產(chǎn)業(yè)升級，生產(chǎn)更適應(yīng)社會需求的船舶產(chǎn)品，即更快、更穩(wěn)、更安全的船舶。同時，近些年環(huán)境惡化，節(jié)能減排成為全世界的共同呼聲,國際海事組織要求2013年后新造船強制實施“新造船能效設(shè)計指數(shù)”（EEDI），而波浪增阻是計算EEDI中氣象因子fw的關(guān)鍵。因而，尋找適合現(xiàn)有船舶設(shè)計和工程應(yīng)用所需的船舶在波浪上的運動求解和波阻增加計算的數(shù)值

2、方法就成為當(dāng)務(wù)之急。
　　總結(jié)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀，頻域方法相較時域方法和CFD方法發(fā)展更為成熟，目前工程生產(chǎn)實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)方法目前計算耗時較長，對有些船型，計算結(jié)果不穩(wěn)定，采用高速細(xì)長體理論（二維半）或三維無航速格林函數(shù)法來進(jìn)行船體運動預(yù)報和阻力增加計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，對于工程應(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)行波阻增加計算既有研究意義又有重要的工程應(yīng)用價值。
　　為此，本文首先詳細(xì)闡述了勢流理論的發(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；通過對二維問題分別采取時域法和頻域法計算，比較兩種方法的異同，驗證二維時域格林函數(shù)的正確性，并對提高數(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WIGLEYIII的船體水動力計算和運動求解。在應(yīng)用二維半理論計算水動力時，提出將時域速度勢轉(zhuǎn)化回空間速度勢來表達(dá)水動力的求解方法，并和直接用時域速度勢表達(dá)水動力的方法進(jìn)行數(shù)值模擬與比較；同時，將采用二維半方法得到的運動結(jié)果和航速修正法的結(jié)果與試驗值對比，比較兩種方法對船舶在給定航速下的運動求解的精度與效率。
　　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)行船舶運動求解和波浪增阻計算時所得到的結(jié)論，并對下一步的研究方向進(jìn)行了展望。
　　本文采用Fortran語言自主開發(fā)了一套基于二維半理論結(jié)合輻射能量法求解船舶運動、計算波浪