船舶靜水興波阻力及波形求解分析.pdf

1、我們知道船舶快速性主要包括阻力和推進(jìn)兩方面，船舶定常興波問題是研究船舶快速性的一個(gè)重要的方面，其主要包括船舶興波阻力和船舶自由面興波的求解。因此船舶興波阻力和自由面興波特性的研究對(duì)于船舶阻力的分析具有重大的意義。一個(gè)準(zhǔn)確高效的興波阻力求解方法對(duì)與船舶初始設(shè)計(jì)、船舶型線優(yōu)化等工作有重要的意義，同時(shí)對(duì)于船舶自由面興波特性的分析也對(duì)認(rèn)識(shí)船舶興波阻力機(jī)制，船舶興波干擾等問題有很大的幫助。本文基于線性勢(shì)流理論Neumann-Michell理論開發(fā)

2、了船舶興波阻力求解器，并結(jié)合本文提出的船舶自由面積分的新的計(jì)算方法，計(jì)算自由面興波，為了驗(yàn)證該船舶興波阻力求解器的可靠性，本文對(duì)Wigley、Series60、KCS、DTMB5415、Delft等單體、雙體船型不同航速航行的工況進(jìn)行了計(jì)算驗(yàn)證，同時(shí)本文還基于Kelvin駐相點(diǎn)理論，利用散波干涉原理對(duì)單體船自由面興波最大興波角進(jìn)行了分析，并給出一系列的數(shù)值驗(yàn)證。
　　Neumann-Michell(NM)理論是Noblesse在2

3、013年提出來的，該理論在線性勢(shì)流理論的框架內(nèi)，相比Neumann-Kelvin(NK)理論NM理論提出了一致的線性模型，保留了原 NK理論中略去的線性項(xiàng)，并對(duì)原NK理論中水線積分項(xiàng)的被積函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，消去了NK理論中的水線積分項(xiàng)，這樣一來NM理論求解公式不再受制于NK理論中水線積分項(xiàng)對(duì)計(jì)算精度的影響，可以得到精確的結(jié)果，且其迭代求解方法省去了線性方程組的求解，效率更高。
　　船舶自由面興波的求解主要難點(diǎn)在于傅立葉積分的求解，

4、其被積函數(shù)對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)是一個(gè)劇烈震蕩的三角函數(shù)，我們知道數(shù)值積分中，如果被積函數(shù)震蕩劇烈那么需要取很多的積分點(diǎn)來進(jìn)行計(jì)算，這樣會(huì)增加很大的計(jì)算量，而且也很難得到精確的結(jié)果，針對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)興波的計(jì)算，本文基于Kelvin提出的駐相點(diǎn)理論利用數(shù)值方法得到近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)都適用的傅立葉積分變形公式，并結(jié)合NM理論開發(fā)了船舶興波阻力和自由面興波求解程序，并將該程序應(yīng)用于Wigley、Series60、KCS、DTMB5415、Delft等船型的定常運(yùn)動(dòng)計(jì)算