基于面元法的三體船升沉縱搖水動力數(shù)值研究.pdf

1、三體船的主船體為一細長體，左右兩側(cè)體一般為對稱分布，其作為一種新型船舶，比常規(guī)單船舶表現(xiàn)出良好的水動力性能。因此國內(nèi)外對三體船進行了大量的研究工作。隨著勢流理論的發(fā)展與運用，三體船在波浪上的運動分析研究也變得尤為重要，其中之一即為搖蕩運動下水動力系數(shù)的數(shù)值計算研究。
　　本文采用面元法，并結(jié)合基于Rankine源的Green函數(shù)求解三體船在微幅搖蕩下的水動力系數(shù)。首先，建立船舶在無限開闊水域上的定常興波問題的定解條件;然后在各邊界

2、面上劃分邊界面元，在邊界面元奇點上分布源匯，并用Green函數(shù)表示出各個場點的勢函數(shù);根據(jù)各邊界條件聯(lián)立方程組，求解即可得到各奇點的源匯密度，進而求得勢函數(shù);最后通過Bernoulli方程和積分公式即可求得船舶的水動力系數(shù)。對于輻射問題的求解，?？紤]了船舶的非定常運動，即將非定常速度勢計入總的速度勢。然后再建立在頻域下的非定常輻射問題定解條件求解船舶水動力系數(shù)。此外，在物面邊界條件上計入了定常運動與非定常運動的耦合影響，即邊界條件中m項

3、，從而更準確地計算出高速三體船在微幅搖蕩運動下的水動力系數(shù)。為驗證本文計算程序的可靠性和精確性，首先將不同尺度比橢球體在無界流的附加質(zhì)量的數(shù)值計算結(jié)果與理論值對比驗證;隨后又研究一定潛深的橢球體和Wigley數(shù)字船型的興波問題，并與實驗數(shù)據(jù)對比得出程序具有可靠性和一定的精確度。最后計算了單Wigley和三體船微幅搖蕩下的部分水動力系數(shù)，即升沉、縱搖模態(tài)下及耦合模態(tài)下的附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)值，并將單Wigley的計算值與實驗參考數(shù)據(jù)進行對比