船興波及其對(duì)結(jié)構(gòu)物作用的研究.pdf

1、本文基于勢(shì)流理論，利用邊界元方法，對(duì)船舶興波及其作用的問題進(jìn)行了數(shù)值研究。本文的工作主要分為以下幾個(gè)方面：時(shí)域格林函數(shù)的計(jì)算方法、常航速行駛船舶興波問題的計(jì)算、船興波對(duì)水中固定結(jié)構(gòu)物作用的計(jì)算、船舶興波對(duì)漂浮結(jié)構(gòu)物作用的計(jì)算、系泊結(jié)構(gòu)物在船興波作用下的受力及運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。
　　 本文的結(jié)構(gòu)安排如下：
　　 首先，對(duì)無限水深時(shí)域格林函數(shù)、有限水深時(shí)域格林函數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行了推導(dǎo)，并介紹了時(shí)域格林函數(shù)的快速算法，用于接下來的時(shí)域

2、計(jì)算。
　　 其次，在勢(shì)流理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)用滿足線性自由水面條件的定常移動(dòng)源格林函數(shù)的邊界元方法(Kelvin源)對(duì)船舶興波問題進(jìn)行了計(jì)算。該方法可以用于任意物體定常運(yùn)動(dòng)的線性興波問題，包括潛體的興波問題。應(yīng)用該方法計(jì)算了截?cái)鄨A柱的繞流問題。應(yīng)用薄船假定對(duì)Wigley船型的興波進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)合Noblesse給出的定常移動(dòng)源格林函數(shù)，推導(dǎo)出薄船興波的遠(yuǎn)場(chǎng)勢(shì)函數(shù)及其波面高度的解析表達(dá)式。該方法可以簡(jiǎn)單快捷地求解出薄船的遠(yuǎn)場(chǎng)波形。<

3、br>　　 然后，將時(shí)域格林函數(shù)法應(yīng)用于計(jì)算結(jié)構(gòu)物在船興波作用下的繞射問題。這種方法可以計(jì)算任意幾何形狀的物體的繞射作用，以及由波浪在該物體上繞射產(chǎn)生的波浪場(chǎng)。同時(shí)，本文還給出了無限水深中結(jié)構(gòu)物(淹沒圓球、固定半球、淹沒方箱、截?cái)喾较浜徒財(cái)鄨A柱)在不同頻率的規(guī)則波作用下的繞射問題，并將其與頻域解得到的結(jié)果進(jìn)行比較，由此來驗(yàn)證數(shù)值方法的準(zhǔn)確性。關(guān)于結(jié)構(gòu)物在船興波作用下的繞射問題，文中給出了幾個(gè)算例，分別計(jì)算了結(jié)構(gòu)物(如淹沒圓球、漂浮半球

4、、淹沒方箱和截?cái)喾较涞?在薄船興波作用下的繞射問題。通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的系統(tǒng)分析總結(jié)了在船興波作用下，結(jié)構(gòu)物所受波浪力大小與船速、結(jié)構(gòu)物與船行進(jìn)路線之間的距離、船體尺寸等的關(guān)系。
　　 在前面工作的基礎(chǔ)上，將船興波對(duì)固定結(jié)構(gòu)物作用問題拓展到對(duì)漂浮結(jié)構(gòu)物作用問題的計(jì)算，從理論上對(duì)漂浮結(jié)構(gòu)物在船興波作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及繞射-輻射問題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與分析，使用時(shí)域格林函數(shù)法對(duì)該問題進(jìn)行求解。這種方法可以計(jì)算任意幾何形狀的物體的繞射-輻射作用

5、，以及由波浪在該物體上繞射產(chǎn)生的波浪場(chǎng)。同時(shí)，本文還給出了無限水深中的結(jié)構(gòu)物(如漂浮方箱、Wigley船)在不同頻率的規(guī)則波作用下的繞射.輻射問題，并將其與頻域結(jié)果或?qū)嶒?yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，由此來驗(yàn)證數(shù)值方法的準(zhǔn)確性。關(guān)于結(jié)構(gòu)物在船興波作用下的繞射.輻射問題，文中給出了相應(yīng)的算例，通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的系統(tǒng)分析總結(jié)了在船興波作用下，結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與船速、結(jié)構(gòu)物與船行進(jìn)路線之間的距離、船體尺寸等的關(guān)系。
　　 最后，探討了系泊浮體在船興波作