船興波及其對結構物作用的研究.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構物作用的計算、船舶興波對漂浮結構物作用的計算、系泊結構物在船興波作用下的受力及運動響應。
　　 本文的結構安排如下：
　　 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，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，在勢流理論的基礎上，應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。應用該方法計算了截斷圓柱的繞流問題。應用薄船假定對Wigley船型的興波進行了計算，結合Noblesse給出的定常移動源格林函數(shù)，推導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)法應用于計算結構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構物(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果進行比較，由此來驗證數(shù)值方法的準確性。關于結構物在船興波作用下的繞射問題，文中給出了幾個算例，分別計算了結構物(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。通過對計算結果的系統(tǒng)分析總結了在船興波作用下，結構物所受波浪力大小與船速、結構物與船行進路線之間的距離、船體尺寸等的關系。
　　 在前面工作的基礎上，將船興波對固定結構物作用問題拓展到對漂浮結構物作用問題的計算，從理論上對漂浮結構物在船興波作用下的運動響應及繞射-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構物(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，并將其與頻域結果或?qū)嶒灲Y果進行比較，由此來驗證數(shù)值方法的準確性。關于結構物在船興波作用下的繞射.輻射問題，文中給出了相應的算例，通過對計算結果的系統(tǒng)分析總結了在船興波作用下，結構物的運動響應與船速、結構物與船行進路線之間的距離、船體尺寸等的關系。
　　 最后，探討了系泊浮體在船興波作