船舶在限制水域中水动力干扰问题研究

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1、：密级：分类号ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文船舶在限制水域中水动力干扰问题研究硕士研究生：王隶加指导教师：段文洋教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：丁勇教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船舶在限制水域中水动力干扰问题研究硕士研究生：王隶加指导教师：段文洋教授学位级别：工学硕士学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInd

2、ex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngStudyonShipHydrodynamicInteractionForcesinRestrictedWatersCandidate:WangLijiaSupervisor:Prof.DuanWenyangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureDateofSubmission

3、:December,2017DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity船舶在限制水域中水动力干扰问题研究摘要随着绿色、安全、智能观念的不断提出，对限制水域内船舶以及船舶间干扰问题的研究需求越来越迫切，特别是二阶波浪载荷的影响不容忽视。对限制水域的模拟，需要一种简便的方法实现，而对于船舶这一具有尖角结构物而言，需要一种有效的数值手段来提高拐点处切向速度的计算精度。因此，本文利用镜像格林函数法模拟限制水域的边界效应，同时，利用一阶泰勒展开边界元法

4、能有效提高尖角处切向速度计算精度的优势数值求解边界积分方程。根据不同限制边界给出满足干扰的镜像格林函数，数值上通过空间位置关系转换实现物理上的镜像虚体对船舶的影响，并给出不同干扰条件下的边值问题。系统研究了浅水中两船并行航行时相遇和超越情况下干扰力和干扰力矩的问题，数值结果与试验值和常数元、高阶元的数值结果吻合较好，验证了方法的计算精度和有效性。并分析了水深变化、两船横向距离、两船航速等因素对干扰力的影响。以满足自由面条件的复杂频域格林函数为基础，拓展到水池侧壁干扰下零航速结构物的一阶、二阶水动力问题。通过与试验值和分布源方法结果对比，证

5、明该方法能有效处理尖角结构物。对KVLCC2船模进行水动力性能的研究，为物理试验提供指导手段。对物理水池干扰下的KVLCC2船模低航速波浪增阻进行了系统性研究，考虑了不同航速和水深对运动响应和波浪增阻的干扰。研究表明低航速下利用近场公式计算，水线积分项和速度平方项仍是波浪增阻的主要贡献。关键词：镜像格林函数法；一阶泰勒展开边界元法；限制水域；干扰力；二阶波漂力；波浪增阻船舶在限制水域中水动力干扰问题研究ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentoftheconceptofGreen,SafetyandInte

6、lligence,thereisanever-increasingdemandfortheresearchonshipsorship-to-shipinteractionforcesinrestrictedwaters.Inparticular,theinfluenceofsecond-orderwaveloadscannotbeignored.Ontheonehand,asimpleandconvenientmethodisneededtosimulatetherestrictedcondition,ontheotherhand,ane

7、ffectivenumericalmethodisalsoneededtoimprovethecalculationaccuracyofthetangentialvelocityforshipswithsharpcorners.Therefore,inthispaper,theImageGreen'sFunction(IGF)methodisusedtosimulatetheboundaryeffectoftherestrictedwaters.Meanwhile,thefirst-orderTaylorExpansionBoundary

8、ElementMethod(1storderTEBEM),whichcaneffectivelyimprovethecomputationalaccuracyoftangentialveloc