船舶波浪載荷的三維水彈性分析方法研究.pdf

1、在船舶波浪載荷的預報中，隨著大尺度、高航速、非常規(guī)船舶的出現(xiàn)，以及高強度鋼、復合材料等在船舶工程上的應用，以平面流建立起來的二維方法、不計船體彈性效應的剛體模型與僅適用于低海況低航速時的線性假設，逐漸暴露出其局限性。
　　 本文主要圍繞三維自由面格林函數(shù)方法以及三維Rankine源方法，研究并提出一套適合船舶運動與波浪載荷計算的三維非線性水彈性分析方法。本文著重在以下幾個方面進行了探討。
　　 首先，對目前較為常用的船體

2、干模態(tài)分析方法遷移矩陣法與有限元法進行了比較研究；在二維粱振動模型的基礎上結合現(xiàn)有的三維剛性船體濕表面網(wǎng)格劃分方法，將船體的二維振動形式向三維擴展，提出了一種快捷的三維彈性體濕表面網(wǎng)格劃分方法；為了滿足Rankine源方法中在自由面布置奇點的需要，將基于累加弦長的三次參數(shù)樣條函數(shù)的船體濕表面網(wǎng)格劃分方法加以拓展，提出了一種圓形自由面網(wǎng)格劃分方法。
　　 其次，基于三維勢流理論，考慮船體結構的彈性變形，在頻域內建立了適合求解中、低

3、速航行船舶運動和波浪載荷的水彈性分析模型。結合彈性體三維濕表面網(wǎng)格劃分方法，采用源匯分布法求解流場速度勢，在算得船體所遭受的各種波浪力后，建立起船體結構在波浪上的強迫振動方程，進而求解出船體結構各階振動的主坐標以及剖面載荷。通過對大型散貨船和集裝箱船的計算，對該方法進行了驗證，并對大型船舶的運動與波浪載荷的彈性效應進行了分析。
　　 再次，考慮物面變化引起的各種非線性因素以及砰擊力的作用，提出了一種較為高效、實用的三維時域非線性

4、水彈性波浪載荷計算方法。為了解決船舶運動方程的斜浪發(fā)散問題，根據(jù)船舶操縱性理論，引入了PID自動舵模型。將舵力(矩)的函數(shù)表達式以系數(shù)矩陣的形式計入平衡關系式，建立了考慮操縱性影響的船舶運動方程。針對大型散貨船，對自動舵模型的有效性和該時域水彈性方法的正確性進行了驗證，并對波浪力、船體運動和載荷響應的非線性程度進行了分析。以大型集裝箱船為例，計算了考慮砰擊力后的主坐標響應和垂向波浪彎矩響應。
　　 最后，基于Rankine源方法