外飘船型在波浪中运动的非线性水动力砰击研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文外飘船型在波浪中运动的非线性水动力砰击研究硕士研究生：楚振嘉指导教师：段文洋教授学科、专业：力学论文主审人：冯国庆教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文外飘船型在波浪中运动的非线性水动力砰击研究硕士研究生：楚振嘉指导教师：段文洋教授学位级别：工学硕士学科、专业：力学所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofMasterofE

2、ngineeringStudyonNon-linearHydrodynamicSlammingofFloatingShipsMovinginWavesCandidate:ChuZhenjiaSupervisor:Pro.DuanWenyangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicsDataofSubmission:Jan.,2018DataofOralExamination:Mar.,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大

3、学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本

4、人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日外飘船型在波浪中运动的非线性水动力砰击研究摘要流体与船舶的砰击在船舶设计领域占有重要的地位，关系到船舶在大幅海浪中是否发生破损与船舶本身的水动力性能，砰

5、击载荷的准确预报对船舶结构的相关分析如疲劳断裂和屈曲变形也有很大影响。现有的对砰击和砰击载荷的预报多是基于经验公式。应用科学而渐变的方法来预测船舶的砰击和砰击载荷既是船舶行业发展的要求，也是科学技术转化为生产力的客观需要。本文通过应用非线性边界元法结合船舶运动相关程序对S175船的船体剖面进行了大幅规则波下的砰击载荷计算，获得了较好的结果。本文首先建立了非线性边界元法的数学模型，并对数值模拟过程中可能出现的问题进行了一一介绍并介绍和讨论了相关的处理方法，在物理坐标系下对楔形体的匀速入水和自由入水进行了模拟，将匀速入水的数值模拟结果与相似解进行了对比，获得了较好的结

6、果。自由入水模拟过程中需要对流体的流动与结构运动之间产生的耦合情况采取相关方法进行解决。通过采用辅助函数法实现了对自由入水过程中楔形体所受外力和楔形体所具有的加速度的求解。通过不同初速度、不同质量和不同底升角的楔形体的自由入水的数值模拟对比分析了影响载荷、速度和加速度的因素。初步实现了二维物体入水的模拟。之后对所选的船型剖面进行了入水的数值模拟。由于船型剖面具有的非线性，模拟过程中可能出现的问题会更多，也更严重，这就使得在模拟过程中需要采取更为有效的处理方法来解决出现的问题。所计算的入水模拟结果与实验值及他人的数值模拟结果进行了对比，并获得了较好的吻合。通过对S1

7、75船第1站和第18站的匀速入水、自由入水和给定运动入水的模拟，获得了大量有关的结果，并进行了详细的分析。船剖面的入水情况与自身的几何形状的关联程度比较大。使用STF法获得了船舶在规则波下的运动响应算子。通过对垂荡运动方程、纵摇运动方程和波面方程的处理，获得了船舶任一位置的相对波面的垂向运动方程，对之求导获得了垂向速度方程。将给定的垂向运动与速度方程同船剖面的入水砰击程序进行结合，计算出了一个周期内从船剖面入水到发生流动分离时刻的载荷随时间变化的曲线，获得了相关的变化规律以及砰击过程中存在的最大载荷。关键词：非线性；砰击；边界元法；外飘结构；规则波哈尔滨工程大学硕

8、士学位论文