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細(xì)長型船的運動與波阻增加研究
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資料類別
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化工建筑畢業(yè)論文（設(shè)計） |
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課程(專業(yè))
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船舶與海洋工程 |
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關(guān)鍵詞
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二維半理論|航速修正法 |
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適用年級
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會員 |
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金 幣
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40 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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pdf |
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文件大小
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1503K |
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發(fā)布時間
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2018-09-25 20:09:00 |
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預(yù)覽文件
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無 |
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下載次數(shù)
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0 |
| 發(fā)布人 |
kj008 |
內(nèi)容簡介：
細(xì)長型船的運動與波阻增加研究，碩士學(xué)位論文，共123頁。
摘要
在制造業(yè)疲軟的大環(huán)境下，船舶行業(yè)已經(jīng)持續(xù)了較長一段時間的低迷。為度過此次行業(yè)寒冬并脫穎而出，我國船舶行業(yè)必須加快產(chǎn)業(yè)升級，生產(chǎn)更適應(yīng)社會需求的船舶產(chǎn)品，即更快、更穩(wěn)、更安全的船舶。同時，近些年環(huán)境惡化，節(jié)能減排成為全世界的共同呼聲。國際海事組織要求2013 年后新造船強制實施“新造船能效設(shè)計指數(shù)”（EEDI），提高能源利用效率，生產(chǎn)更節(jié)能環(huán)保的船舶。作為EEDI 的關(guān)鍵要素，船舶失速系數(shù)Fw，主要與船舶在波浪上的阻力增加有關(guān)。相應(yīng)地，尋找更適應(yīng)現(xiàn)有船舶設(shè)計和工程應(yīng)用所需的船舶在波浪上的運動求解和阻力增加計算方法就成為當(dāng)務(wù)之急。
總結(jié)國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀，頻域方法相較時域方法和CFD 方法發(fā)展更為成熟，目前工程生產(chǎn)實際中仍廣泛使用切片方法，但隨著航速提高，自由面的航速效應(yīng)顯著，船舶在波浪中運動的阻力增加問題也變得突出。三維有航速格林函數(shù)方法目前計算耗時較長，對有些船型，計算結(jié)果不穩(wěn)定，采用高速細(xì)長體理論（二維半）或三維勢流理論來進(jìn)行船體運動預(yù)報和阻力增加計算將成為工程下一步發(fā)展方向。研究兩種方法的適用性和優(yōu)缺點，對于工程應(yīng)用選擇有很重要的指導(dǎo)意義。相比其他的船舶波阻增加計算方法，輻射能量法在與切片方法和三維頻域方法的結(jié)合求解所得結(jié)果與試驗值吻合較好，探討二維半方法結(jié)合輻射能量法進(jìn)行波阻增加計算既有研究意義又有重要的工程應(yīng)用價值。
論文首先詳細(xì)闡述了勢流理論的發(fā)展，系統(tǒng)介紹了幾種常見頻域邊值問題的求解過程與數(shù)值方法；通過對二維問題分別采取時域法和頻域法計算，比較兩種方法的異同，驗證二維時域格林函數(shù)的正確性，并對提高數(shù)值積分精度的方法進(jìn)行探討，確定積分方式的選擇。
然后，本文分別采用二維半理論和航速修正法完成了對WIGLEYIII 的船體水動力計算和運動預(yù)報。在應(yīng)用二維半理論計算水動力時，提出將時域速度勢轉(zhuǎn)化回空間速度勢來表達(dá)水動力的求解方法，并和直接用時域速度勢表達(dá)水動力的方法進(jìn)行數(shù)值模擬與比較；同時，將采用二維半方法得到的運動預(yù)報結(jié)果和航速修正法的結(jié)果與試驗值對比，比較兩種方法對船舶在給定航速下的運動預(yù)報的精度與效率。
緊接著，論文建立了基于二維半理論結(jié)合輻射能量法求解船舶波浪增阻的方式，數(shù)值模擬了WigleyIII 和S175 在不同航行工況下的波阻增加問題，并將結(jié)果與采用航速修正法結(jié)合輻射能量法所得的數(shù)值結(jié)果一起和試驗值進(jìn)行比較，得出兩種方法適用性的結(jié)論。
最后，系統(tǒng)總結(jié)本文應(yīng)用二維半理論和航速修正法進(jìn)行船舶運動預(yù)報和波浪增阻計算時所得到的結(jié)論，并對下一步的研究方向進(jìn)行了展望。
本文采用Fortran 語言自主開發(fā)了一套基于二維半理論結(jié)合輻射能量法預(yù)報船舶運動、求解波浪增阻的實用軟件，通過對兩艘船的運動和波阻的求解表明本文開發(fā)的軟件求解穩(wěn)定，適用性強。
關(guān)鍵詞：二維半理論，航速修正法，運動預(yù)報，波浪增阻
目錄
摘要 I
Abstract III
第1 章 緒論 1
11 研究目的與意義 1
12 船舶在波浪上運動理論研究綜述 3
121 船舶在波浪上運動勢流理論研究綜述 4
122 波浪增阻計算發(fā)展 12
13 本文主要研究內(nèi)容 13
第2 章 船舶在波浪上運動勢流理論 15
21 坐標(biāo)系 15
22 速度勢分解 16
23 控制方程和定解條件 16
231 入射波 速度勢 20
232 繞射勢和輻射勢 21
24 格林函數(shù)法 27
241 格林函數(shù)法基本理論 27
242 本文中用到的格林函數(shù) 29
25 流體作用力求解和船舶運動預(yù)報基本理論 32
251 船舶在波浪上的運動方程 32
252 流體作用力 34
26 本章小結(jié) 36
第3 章 船舶水動力計算與運動預(yù)報 38
31 剖面水動力問題 38
311 定解問題與頻時域速度勢求解 38
312 水動力系數(shù)求解 45
313 數(shù)值積分精度提高方法 48
32 船舶運動速度勢定解條件描述與求解 50
33 水動力 57
331 輻射水動力系數(shù)求解 57
332 波浪主干擾力 68
333 靜回復(fù)力 73
34 運動方程建立與求解 74
35 本章小結(jié) 77
第4 章 波浪增阻 79
41 船舶在波浪中阻力增加常用的計算方法 80
42 數(shù)值算例結(jié)果分析 84
421 Wigley III 數(shù)值結(jié)果比較 85
422 S175 集裝箱船 85
43 本章小結(jié) 89
第五章 總結(jié)與展望 91
51 主要研究工作總結(jié)和結(jié)論 91
52 進(jìn)一步工作展望 92
參考文獻(xiàn) 94
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文 100
致謝 101
附錄 103
附錄A 二維簡單格林函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)積分的解析解 103
附錄B 二維時域Green 函數(shù)快速算法 106
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