大型船舶在波浪中彈性變形理論及數(shù)值計(jì)算.pdf

1、隨著我國(guó)綜合實(shí)力的全面發(fā)展，船舶制造業(yè)的重要地位也愈加凸顯。經(jīng)濟(jì)上，海運(yùn)作為最實(shí)效的運(yùn)輸方式在現(xiàn)在以及可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)都會(huì)在國(guó)際貨運(yùn)領(lǐng)域占據(jù)主要地位。軍事上，海洋國(guó)土的保衛(wèi)也需要我們不斷更新海上武器裝備以應(yīng)對(duì)不斷升級(jí)的地區(qū)安全局勢(shì)。因此，船舶制造的研究也就顯得越來(lái)越重要。而船舶在海上航行時(shí)船體各項(xiàng)特征的模擬就是其中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。本文將就大型船舶在海上航行時(shí)受海浪沖擊而發(fā)生彈性形變的特性展開(kāi)研究。
　　首先，基于流體力學(xué)與固體力

2、學(xué)相關(guān)理論，本文建立了大型船舶在海上航行時(shí)的流固耦合數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)船體在海浪中的受力分析，得到了描述船體振動(dòng)的非線(xiàn)性偏微分方程。
　　其次，根據(jù)攝動(dòng)法，用面積小參數(shù)展開(kāi)上述非線(xiàn)性偏微分方程，得到零級(jí)和一級(jí)船體振動(dòng)偏微分方程，并給出了初值條件和邊值條件。根據(jù)疊加原理與齊次化原理，使用分離變量法得到了船體零級(jí)振動(dòng)偏微分方程的解析解。
　　然后，本文根據(jù)格林函數(shù)法和切片理論，得到了一個(gè)快速計(jì)算附加質(zhì)量的算法，計(jì)算出了船體振動(dòng)方程

3、中的附加質(zhì)量。同時(shí)，本文運(yùn)用差分法對(duì)上述零級(jí)與一級(jí)船體振動(dòng)偏微分方程進(jìn)行離散化，得到了模擬船體變形的數(shù)值計(jì)算公式。
　　最后，本文以船用907鋼為例給定了數(shù)值模擬中涉及到的船舶材料系數(shù)，然后結(jié)合上述所求附加質(zhì)量，在入射波浪分別為正弦波、雙正弦波以及隨機(jī)波浪時(shí)，對(duì)船體變形進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)值模擬，得到了船體沿著船長(zhǎng)方向上各處的實(shí)時(shí)形變量。
　　本論文創(chuàng)新點(diǎn)為：
　　1）建立了便于分析和計(jì)算的大型船舶在海上航行時(shí)的流固耦合數(shù)學(xué)模型