高速雙體船縱向運動預報方法研究.pdf

1、高速雙體船以其寬闊的甲板面積，良好的耐波性、穩(wěn)定性和快速性，在軍用及民用領域得到了廣泛的應用。為了使高速雙體船能夠更加高速、安全和穩(wěn)定的航行，對其運動預報方法的研究就成為必要而迫切。二維半理論因其考慮到了航速效應，特別適合于高速雙體船的運動預報。在應用二維時域Green函數方法求解二維半理論的定解問題時，對Green函數的數值計算的快速性和準確性以及對速度勢的時間步進求解的穩(wěn)定性的研究，具有重要的意義。
　　本文主要研究二維時域G

2、reen函數及其偏導數的數值計算，以此為基礎，研究具有外飄的雙體二維物體線性時域水動力計算的穩(wěn)定性問題和基于二維半理論的具有外飄的高速雙體船的運動預報方法。具體內容如下：
　　1.研究了二維時域 Green函數及其偏導數的被積函數在積分區(qū)間上振蕩且收斂的特性，并根據該特性，提出了計算這些函數的分段積分數值計算方法。依據分段積分法，將這些函數的被積函數的積分區(qū)間截斷并分割成多個小的積分區(qū)間。在這些積分區(qū)間上對被積函數進行多點Gaus

3、s積分并累加，得到Green函數及其偏導數的值。對積分區(qū)間截斷值和Gauss積分的取點數量進行了敏感度分析，并確定了滿足計算精度要求的且計算效率最高的選擇方案。對二維時域線性水動力問題的時間步長的取值進行了分析，為在應用二維半理論計算高速雙體船的水動力問題時，計算橫剖面數量的選取提供了依據。
　　2.研究了基于匹配邊界元法的具有外飄的單體和雙體二維物體的線性時域水動力的求解方法，在具有外飄的二維物體的外部加上匹配邊界，將流場劃分為

4、不包含自由液面的內域和包含自由液面的外域，在內外域分別建立積分方程，聯立求解。重點給出了計算雙體二維物體線性水動力問題的匹配邊界元法的數值計算方法。對單體和雙體二維物體受強迫簡諧搖蕩時的線性時域水動力進行計算，并與基于二維時域Green函數的分布源法計算的數值結果進行了對比和驗證。
　　3.以分段積分法計算二維時域Green函數及其偏導數為基礎，研究了基于二維時域Green函數的分布源法的高速雙體船水動力計算的二維半理論。建立了高

5、速雙體船周圍速度勢所需要滿足的定解條件，采用二維時域格林函數方法，建立物面非線性分布源邊界積分方程并對速度勢、水動力及運動進行數值求解。與基于Wigley船型的單體船型的和基于Series64船型的雙體船的模型試驗結果進行對比，驗證了該理論和運動預報程序的可靠性。
　　4.研究了基于匹配邊界元法的具有外飄的高速雙體船的水動力計算的的二維半理論。建立了高速雙體船周圍速度勢所需要滿足的定解條件，采用匹配邊界元方法，建立物面非線性匹配邊