近水面雙體振蕩水動力有限元研究與分析.pdf

1、船舶在波浪中航行，由于受到波浪的擾動，船體會發(fā)生復(fù)雜的運(yùn)動。如將船體看作剛體，則這種復(fù)雜的運(yùn)動可分解為橫搖、縱搖、首搖和縱蕩、橫蕩、垂蕩六種運(yùn)動。對于船舶搖蕩問題的研究，確定其水動力系數(shù)非常關(guān)鍵。很多學(xué)者對船體振蕩水動力系數(shù)做過大量的研究和分析。但由于種種原因得到的結(jié)果不盡相同，因而對于流體動力系數(shù)還有必要作進(jìn)一步的研究和探索。計算流體動力系數(shù)的方法通常有三種：邊界元法、保角變換法和有限單元法。 本論文采用有限元方法分別計算了船

2、體在做升沉、橫蕩、橫搖運(yùn)動時的水動力系數(shù)，包括附加質(zhì)量系數(shù)和阻尼系數(shù)。首先給出了近水船體在做橫蕩、升沉、橫搖三種運(yùn)動時的流體動力系數(shù)計算公式，主要是附加質(zhì)量系數(shù)和阻尼系數(shù)。然后對有限元方法的各個解題步驟進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，進(jìn)而運(yùn)用有限元方法，分別計算單體和雙體在上述三種運(yùn)動狀態(tài)下的附加質(zhì)量系數(shù)和阻尼系數(shù)。由于船體的附加質(zhì)量和阻尼可通過剖面的附加質(zhì)量和阻尼沿船長積分而得到，所以這里計算的均為二維剖面的附加質(zhì)量和阻尼。最后本文比較了不同網(wǎng)格劃

3、分下的不同計算結(jié)果，力圖找到最佳的網(wǎng)格劃分方法，同時也對不同計算區(qū)域選取的計算結(jié)果進(jìn)行了比較分析。文中分別計算了單圓柱、雙圓柱、單方柱、雙方柱、雙三棱柱體在升沉、橫搖、橫蕩運(yùn)動時的附加質(zhì)量系數(shù)和阻尼系數(shù)，比較了不同網(wǎng)格劃分和不同計算區(qū)域下的計算結(jié)果。對于雙體船型，還考慮了雙體間不同距離對計算結(jié)果的影響。 使用有限元法求解流場的偏微分方程時，在單元劃分上，為了更好的擬合邊界條件，文中采用八結(jié)點(diǎn)等參單元。在域內(nèi)使用伽遼金加權(quán)余量法，