船興波及其對結(jié)構(gòu)物作用的研究.pdf

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

2、計算。
　　 其次，在勢流理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)用滿足線性自由水面條件的定常移動源格林函數(shù)的邊界元方法(Kelvin源)對船舶興波問題進行了計算。該方法可以用于任意物體定常運動的線性興波問題，包括潛體的興波問題。應(yīng)用該方法計算了截斷圓柱的繞流問題。應(yīng)用薄船假定對Wigley船型的興波進行了計算，結(jié)合Noblesse給出的定常移動源格林函數(shù)，推導(dǎo)出薄船興波的遠場勢函數(shù)及其波面高度的解析表達式。該方法可以簡單快捷地求解出薄船的遠場波形。<

3、br>　　 然后，將時域格林函數(shù)法應(yīng)用于計算結(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。同時，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、截斷方箱和截斷圓柱)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)果進行比較，由此來驗證數(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，文中給出了幾個算例，分別計算了結(jié)構(gòu)物(如淹沒圓球、漂浮半球

4、、淹沒方箱和截斷方箱等)在薄船興波作用下的繞射問題。通過對計算結(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，將船興波對固定結(jié)構(gòu)物作用問題拓展到對漂浮結(jié)構(gòu)物作用問題的計算，從理論上對漂浮結(jié)構(gòu)物在船興波作用下的運動響應(yīng)及繞射-輻射問題進行了數(shù)值計算與分析，使用時域格林函數(shù)法對該問題進行求解。這種方法可以計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。同時，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)嶒灲Y(jié)果進行比較，由此來驗證數(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，通過對計算結(jié)果的系統(tǒng)分析總結(jié)了在船興波作用下，結(jié)構(gòu)物的運動響應(yīng)與船速、結(jié)構(gòu)物與船行進路線之間的距離、船體尺寸等的關(guān)系。
　　 最后，探討了系泊浮體在船興波作