船舶在波浪中大幅度運(yùn)動和載荷時域預(yù)報.pdf

1、切片理論具有其它方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn),目前已成為船舶在波浪上運(yùn)動和載荷計算和預(yù)報的一種常規(guī)的實(shí)用手段.該文基于擴(kuò)展的切片理論,計入船體運(yùn)動時濕表面的變化及其對船體流體動力性能的影響,在時域內(nèi)計算了船舶在波浪中的運(yùn)動和載荷,并對船舶水動力系數(shù)及運(yùn)動中的一些非線性因素進(jìn)行了初步的探討,該文的研究對船舶設(shè)計階段的耐波性能評估具有工程實(shí)用價值.該文的研究分為二個部分:首先利用Frank源匯法計算水動力系數(shù),計算包括不同吃水時的附加質(zhì)量和阻尼系數(shù),

2、吃水范圍涵蓋了船舶大幅度運(yùn)動時所有可能的吃水;然后建立和求解船舶大幅度運(yùn)動方程,在實(shí)際計算時一方面考慮了運(yùn)動模態(tài)之間的耦合,另一方面在計算水動力時,考慮了非線性因素的影響.Froude-Krylov力、輻射力、繞射力中的水動力系數(shù)隨吃水瞬時變化,靜浮力的計算精確到船體瞬時濕表面積,最后用四階龍格-庫塔方法在時域內(nèi)求解船舶運(yùn)動方程,并進(jìn)行了載荷計算.研究表明:在某些頻率范圍內(nèi)相關(guān)水動力系數(shù)基本不隨吃水變化,只有超過某一頻率后水動力系數(shù)的值

3、才會出現(xiàn)差異;在橫搖方向,水動力系數(shù)并沒有隨著吃水的變化發(fā)生規(guī)則變化,而是出現(xiàn)了波動現(xiàn)象;近船首剖面的水動力系數(shù)計算表明,水動力系數(shù)的波動非常大,并遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了平均位置的水動力系數(shù)值,值的變化速率也不盡相同,總的看來,上振幅曲線曲率較大,變化較快,下振幅曲線曲率較小,變化較慢;外飄力和波面運(yùn)動的速度的平方項有關(guān),導(dǎo)致其振動頻率和相應(yīng)運(yùn)動方向的頻率不同;外飄力使升沉向下運(yùn)動的幅值減小;船速對三個計算量的峰值影響甚微,但對振動頻率有明顯影響;