考虑升沉和纵倾的方尾船非线性兴波阻力计算

为了更准确地预报方尾船阻力并提高船型优化设计的效率,开发了考虑升沉和纵倾影响的方尾船型非线性兴波阻力计算程序。采用Wyatt公式进行非线性迭代,选用Raven优化得到的四点迎风差分格式及配置点前移方法来满足辐射条件。采用面元上置的方法来消除奇异性,同时提高数值稳定性。以DTMB5415方尾船为数值模型,采用本文方法对考虑升沉和纵倾、不考虑升沉和纵倾两种状态的非线性兴波问题进行求解,与试验结果对比表明,本文方法计算得到的阻力、升沉和纵倾与试验结果吻合较好,同时,当傅汝德数大于0.3时,升沉及纵倾对阻力计算结果影响明显,数值计算时应予以考虑。     

基于时域面元法的非对称双体船兴波阻力计算

该文基于格林定理,应用时域面元法求解非对称双体船的兴波问题,计算了非对称双体船于不同纵向、横向布局下的兴波阻力,研究了兴波阻力随航速的变化规律,分析了主船体与侧船体之间的相互影响规律.计算过程中,在边界面上布置Rankine源及偶极子,在自由面上满足非线性自由面边界条件,并采用时间步进法计算模拟非对称双体船运动时的自由面波形.数值计算过程中则采用一种精确积分的方法计算影响系数以避免数值发散.     

船舶在波浪中运动的非线性时域数值模拟

为了可靠地模拟高速及大外飘船型在恶劣海况中的运动响应,该文在基于Rankine源的线性时域数值预报方法的基础上,通过在运动方程中添加考虑瞬时湿表面影响的非线性恢复力和入射波力,建立了船舶在波浪中运动的非线性时域数值模拟方法。该方法在数值计算中仍采用线性自由面条件、平均湿表面面元,采用数值海岸技术来满足自由面上的辐射条件。应用本文建立的非线性时域数值模拟方法对高速水面船DTMB5512和大外飘集装箱船Flokstra进行了顶浪状态下的数值模拟研究,数值计算结果表明非线性时域预报方法计算结果较线性方法更接近于试验结果,说明该文方法的有效性。     

自由面区域变换法解三体船兴波问题

为求解三体船兴波问题,基于线性自由面条件的势流兴波理论Rankine源方法,利用物理平面与计算平面的转换关系计算自由面上物理量的导数,开发了三体船兴波阻力预报程序.采用该方法和程序,对不同侧体布局的Wigley三体船兴波阻力及波形进行计算,并将计算结果与模型试验结果、其他作者数值计算结果进行比较,验证了该方法对三体船的适用性,表明采用贴水线网格及自由面区域变换法解三体船兴波问题可提高三体船兴波问题求解效率.     

重力式网箱浮架结构在船兴波作用下的受力研究

基于质量集中法将浮架结构离散成多个微元,根据薄船理论并运用边界元方法计算船舶兴波,同时采用莫里森方程对重力式网箱浮架结构在船兴波作用下的受力特性进行了数值模拟.为了验证该文计算方法,分别将薄船理论与非线性理论,以及浮架受力的数值计算与实验数据进行了对比.同时对船速、船长、船宽和间距等因素对浮架受力特性的影响进行了进一步的研究与分析.     

粘性流中的二维兴波水翼水动力特性研究

本文采用边界层的概念来研究粘性流中的二维兴波水翼之水动力特性的数值计算方法。考虑到边界层与外部势流的相互干扰，运用了势流与边界层的相互迭代计算，从而求得两者相互匹配的解。用势流解求得的水翼升力系数往往比实验值明显偏大。而用本文的方法，从算例来看，计算结果比势流解减小１５％左右，而与实验值比较接近。本文还讨论了兴波阻力的计算方法，并有算例。     

基于非线性内插法的冰振反应谱精度分析

基于非线性内插法提出了求解冰振反应谱的一系列数值连锁递推格式,并利用该方法以及常用的线性内插法,对两条实际冰压力时程曲线进行了冰振反应谱的数值计算和分析.结果表明:基于非线性内插法得到的各冰振反应谱值一般稍大于线性内插法所得结果,加速度反应谱放大系数的最大误差在误差控制范围之内,可以满足精度要求,能在一定程度上简化计算.     

水下爆炸兴波及其对结构物作用问题的数值模拟

基于势流理论,利用边界元方法,对水下爆炸兴波及其对结构物作用问题进行了数值研究。水下爆炸兴波是基于简单气泡模型的假定,运用满足自由水面条件的时域格林函数进行数值模拟。在时域内分析了水下爆炸兴起的水波对结构物的作用,并初步探讨了波浪力随炸药量、埋深及结构物与炸源水平距离的变化规律,有较好的参考价值。在规则波作用下波浪力的计算结果与频域方法吻合良好,验证了该文数值方法的有效性。     

方艉船流动的数值模拟

本文在分析现有方艉船流动数值解法的基础上，针对方艉流动的特征，通过满足方艉处的运动学和动力学条件对数值方法进行改进；该方法可用于方艉船尤其是方艉船后加装尾板的船舶的兴波模拟；理论计算与模型波型测试数据的比较表明，该方法有较强的实用性。     

方尾船在浅水中兴波的数值研究

本文从含移动压力的浅水波方程出发，计算方尾船在浅水中的兴波。船的运动看成对自由水面的压力扰动，直接加到浅水方程组。采用运动网格的有限元法求解浅水波动方程。在船体周围的开边界上使用无反射的边界条件。本文给出三维自由水面波高图、深度平均的水平流速以及方尾船兴波阻力系数、船体沉浮量、纵倾角的数值结果。从物理意义的定性分析来看，数值结果是合理的，计算方法是有效的。计算结果表明，兴波阻力系数、船体沉浮量、纵