基于匹配邊界元法的船舶運(yùn)動(dòng)物面非線性時(shí)域切片算法研究.pdf

1、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值模擬研究對(duì)船舶耐波性預(yù)報(bào)具有重要意義。本文應(yīng)用基于配邊界元法的物面非線性時(shí)域切片理論來計(jì)算船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)問題。
　　本文首先介紹了兩種邊界元法:簡(jiǎn)單格林函數(shù)法和匹配邊界元法。在線性理論下，通過圓柱繞流問題驗(yàn)證簡(jiǎn)單格林函數(shù)法，通過對(duì)半圓剖面輻射水動(dòng)力系數(shù)和入射波浪力的求解驗(yàn)證了匹配邊界元法。應(yīng)用匹配邊界元法，使自由面條件嚴(yán)格滿足，避免了自由面帶來的不穩(wěn)定，同時(shí)，時(shí)域格林函數(shù)只需要在直壁邊界進(jìn)行積分，使匹配邊

2、界元法能在時(shí)域內(nèi)計(jì)算大外飄船型。
　　然后建立大幅強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力計(jì)算的數(shù)值模型。計(jì)算模型采用線性化的自由面條件和瞬時(shí)位置滿足的物面條件，線性化的自由面條件能簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算，提高數(shù)值穩(wěn)定性，物面的瞬時(shí)效應(yīng)能提高大幅運(yùn)動(dòng)模擬精度，并捕捉大幅運(yùn)動(dòng)中船艏和船艉剖面會(huì)出現(xiàn)的出水和沉沒等現(xiàn)象。本文提出了適用于大幅運(yùn)動(dòng)模型的自由面、物面線元處理方法和自由面步進(jìn)方式，對(duì)楔形片體的大幅強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了收斂性分析和不同運(yùn)動(dòng)幅值下的水動(dòng)力計(jì)算。
　　

3、在介紹強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)計(jì)算模型后，本文建立了二維剖面自由運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模型。引入了加速勢(shì)的概念，讓水動(dòng)力和剛體運(yùn)動(dòng)方程耦合求解，并對(duì)帶圓角的方形箱體剖面進(jìn)行了三個(gè)自由度的自由運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬。加速勢(shì)的引入，不僅可以提高數(shù)值計(jì)算的精度，并且突出體現(xiàn)了水動(dòng)力和剛體運(yùn)動(dòng)問題之間的耦合，改善了數(shù)值計(jì)算的穩(wěn)定性。
　　最后基于上述的二維計(jì)算程序和時(shí)域切片理論，對(duì)S175集裝箱船進(jìn)行了垂蕩和縱搖兩個(gè)自由度的波浪中運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬，對(duì)C11船進(jìn)行了參數(shù)橫搖模擬。應(yīng)