有航速三維浮體非線(xiàn)性波浪力數(shù)值計(jì)算研究.pdf

1、本文應(yīng)用勢(shì)流理論和頻域方法研究了三維浮體在深水域波浪中航行時(shí)的非線(xiàn)性繞射問(wèn)題,該問(wèn)題包括非線(xiàn)性興波問(wèn)題和非線(xiàn)性繞射問(wèn)題.本文應(yīng)用Stokes非線(xiàn)性波理論的方法,將流場(chǎng)速度勢(shì)和波面升高攝動(dòng)展開(kāi),推導(dǎo)了一階、二階興波速度勢(shì)和繞射速度勢(shì)的自由面條件,并且繞射速度勢(shì)的自由面條件中包含非線(xiàn)性的興波速度勢(shì).文中,一階繞射速度勢(shì)的輻射條件采用了與定常流動(dòng)完全相同的自由面網(wǎng)格錯(cuò)位的數(shù)值方法,并推廣應(yīng)用到二階繞射速度勢(shì).勢(shì)流問(wèn)題大量采用邊界元方法數(shù)值求解

2、.本文采用非均勻有理B樣條(NURBS)方法精確表達(dá)三維物體表面,物面及物面函數(shù)的高階導(dǎo)數(shù)連續(xù);采用非奇異方法在物體內(nèi)部和自由面上方布置Rankine源,不存在積分方程的奇異性,無(wú)不規(guī)則頻率現(xiàn)象,并且速度勢(shì)在物面的導(dǎo)數(shù)可以直接函數(shù)求導(dǎo).在本文的數(shù)值計(jì)算中,影響計(jì)算結(jié)果收斂的主要因素有:非奇異源的物面內(nèi)潛深度、自由面上的提升高度、自由面的計(jì)算范圍以及自由面和物面邊界上配置點(diǎn)的間距(或數(shù)量).本文選取足夠的自由面計(jì)算范圍和邊界配置點(diǎn)數(shù)量,討

3、論了物面內(nèi)潛深度和自由面上提升高度對(duì)計(jì)算結(jié)果收斂的影響,并建議了內(nèi)潛距離的計(jì)算表達(dá)式,獲得了一致收斂的數(shù)值解.本文研究了潛水橢球和Wigley船型的興波問(wèn)題和繞射問(wèn)題,計(jì)算了非線(xiàn)性的興波阻力系數(shù)、縱向一階波浪擾動(dòng)力和二階倍頻波浪擾動(dòng)力,以及興波波形和繞射波形.并將興波阻力系數(shù)、一階波浪擾動(dòng)力的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果和他人的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,吻合程度較好.文中還就流動(dòng)的非線(xiàn)性對(duì)物體的波浪擾動(dòng)力和自由面波形的影響進(jìn)行了討論.本文的關(guān)鍵是通過(guò)求