基于匹配邊界元法的船舶運動物面非線性時域切片算法研究.pdf

1、船舶在波浪中的運動響應的數值模擬研究對船舶耐波性預報具有重要意義。本文應用基于配邊界元法的物面非線性時域切片理論來計算船舶運動響應問題。
　　本文首先介紹了兩種邊界元法:簡單格林函數法和匹配邊界元法。在線性理論下，通過圓柱繞流問題驗證簡單格林函數法，通過對半圓剖面輻射水動力系數和入射波浪力的求解驗證了匹配邊界元法。應用匹配邊界元法，使自由面條件嚴格滿足，避免了自由面帶來的不穩(wěn)定，同時，時域格林函數只需要在直壁邊界進行積分，使匹配邊

2、界元法能在時域內計算大外飄船型。
　　然后建立大幅強迫運動水動力計算的數值模型。計算模型采用線性化的自由面條件和瞬時位置滿足的物面條件，線性化的自由面條件能簡化數值計算，提高數值穩(wěn)定性，物面的瞬時效應能提高大幅運動模擬精度，并捕捉大幅運動中船艏和船艉剖面會出現的出水和沉沒等現象。本文提出了適用于大幅運動模型的自由面、物面線元處理方法和自由面步進方式，對楔形片體的大幅強迫運動進行了收斂性分析和不同運動幅值下的水動力計算。
　　

3、在介紹強迫運動計算模型后，本文建立了二維剖面自由運動的數值模型。引入了加速勢的概念，讓水動力和剛體運動方程耦合求解，并對帶圓角的方形箱體剖面進行了三個自由度的自由運動數值模擬。加速勢的引入，不僅可以提高數值計算的精度，并且突出體現了水動力和剛體運動問題之間的耦合，改善了數值計算的穩(wěn)定性。
　　最后基于上述的二維計算程序和時域切片理論，對S175集裝箱船進行了垂蕩和縱搖兩個自由度的波浪中運動數值模擬，對C11船進行了參數橫搖模擬。應