近水面雙體振蕩水動(dòng)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(dòng)，船體會(huì)發(fā)生復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。如將船體看作剛體，則這種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)可分解為橫搖、縱搖、首搖和縱蕩、橫蕩、垂蕩六種運(yùn)動(dòng)。對(duì)于船舶搖蕩問題的研究，確定其水動(dòng)力系數(shù)非常關(guān)鍵。很多學(xué)者對(duì)船體振蕩水動(dòng)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(duì)于流體動(dòng)力系數(shù)還有必要作進(jìn)一步的研究和探索。計(jì)算流體動(dòng)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(jì)算了船

2、體在做升沉、橫蕩、橫搖運(yùn)動(dòng)時(shí)的水動(dòng)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(dòng)時(shí)的流體動(dòng)力系數(shù)計(jì)算公式，主要是附加質(zhì)量系數(shù)和阻尼系數(shù)。然后對(duì)有限元方法的各個(gè)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(jì)算單體和雙體在上述三種運(yùn)動(dòng)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(jì)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(jì)算結(jié)果，力圖找到最佳的網(wǎng)格劃分方法，同時(shí)也對(duì)不同計(jì)算區(qū)域選取的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較分析。文中分別計(jì)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(dòng)時(shí)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(jì)算區(qū)域下的計(jì)算結(jié)果。對(duì)于雙體船型，還考慮了雙體間不同距離對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。 使用有限元法求解流場的偏微分方程時(shí)，在單元?jiǎng)澐稚希瑸榱烁玫臄M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，