平面有限元法在二維勢流問題中的應(yīng)用.pdf

1、在波浪中，船舶運(yùn)動(dòng)的理論預(yù)測方面，最麻煩的是船舶流體動(dòng)力的計(jì)算，包括船舶的附加質(zhì)量力、阻尼力及波浪干擾等。在線性范圍內(nèi)，一旦這些力確定了，則只需要求解一些線性常系數(shù)微分方程組，便可決定船舶在某一已知頻率的規(guī)則波中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。目前流體動(dòng)力的計(jì)算大體上有三類方法。其一為多極展開法，這類方法原則上為一種解析的方法。只要在它能夠應(yīng)用的范圍內(nèi)，計(jì)算是比較簡單的。但是它只能應(yīng)用于二維情況，并且限于較為規(guī)則的船型剖面。其二是源匯分布法，這類方法與現(xiàn)行

2、的邊界元方法是一致的，其優(yōu)點(diǎn)在于降低了問題的維數(shù)，但是在求解帶有自由表面的問題時(shí)，由于格林函數(shù)的復(fù)雜性而明顯地增加了計(jì)算的復(fù)雜程度。第三類方法是直接的數(shù)值方法，例如有限元法，差分法。這類方法由于是直接的數(shù)值方法，對(duì)邊界的適應(yīng)性強(qiáng)，不僅可以計(jì)算較為復(fù)雜的剖面形狀，而且對(duì)于變水深，限制水域等問題都可以計(jì)算。由于這些優(yōu)點(diǎn)，可以使用此方法與其它方法結(jié)合，以解決較復(fù)雜的海洋工程問題。
　　 本論文采用平面有限元方法分別計(jì)算二維剖面在無限水

3、深中的繞流問題和二維剖面在無限流場自由表面附近作微幅振蕩的輻射問題。針對(duì)這類問題，編制了相關(guān)的計(jì)算程序，求得了相應(yīng)的速度勢。為了驗(yàn)證本文計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，計(jì)算了附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)，并與實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果進(jìn)行了比較。作為平面有限元法在二維勢流問題中的應(yīng)用，本文利用計(jì)算所得的結(jié)果模擬了無限水深中圓柱剖面的繞流。最后，針對(duì)二維剖面在無限流場自由表面附近作微幅振蕩的繞射問題作了理論推導(dǎo)。
　　 通過對(duì)計(jì)算結(jié)果與有關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)的比較，說明本文