船舶在限制水域中水动力干扰问题研究

发布时间：2020-04-09 13:48

【摘要】：随着绿色、安全、智能观念的不断提出,对限制水域内船舶以及船舶间干扰问题的研究需求越来越迫切,特别是二阶波浪载荷的影响不容忽视。对限制水域的模拟,需要一种简便的方法实现,而对于船舶这一具有尖角结构物而言,需要一种有效的数值手段来提高拐点处切向速度的计算精度。因此,本文利用镜像格林函数法模拟限制水域的边界效应,同时,利用一阶泰勒展开边界元法能有效提高尖角处切向速度计算精度的优势数值求解边界积分方程。根据不同限制边界给出满足干扰的镜像格林函数,数值上通过空间位置关系转换实现物理上的镜像虚体对船舶的影响,并给出不同干扰条件下的边值问题。系统研究了浅水中两船并行航行时相遇和超越情况下干扰力和干扰力矩的问题,数值结果与试验值和常数元、高阶元的数值结果吻合较好,验证了方法的计算精度和有效性。并分析了水深变化、两船横向距离、两船航速等因素对干扰力的影响。以满足自由面条件的复杂频域格林函数为基础,拓展到水池侧壁干扰下零航速结构物的一阶、二阶水动力问题。通过与试验值和分布源方法结果对比,证明该方法能有效处理尖角结构物。对KVLCC2船模进行水动力性能的研究,为物理试验提供指导手段。对物理水池干扰下的KVLCC2船模低航速波浪增阻进行了系统性研究,考虑了不同航速和水深对运动响应和波浪增阻的干扰。研究表明低航速下利用近场公式计算,水线积分项和速度平方项仍是波浪增阻的主要贡献。
【图文】：

船舶,船舶水动力,低航速,浅水域

图1. 2 21世纪海上丝绸之路[3]图1. 3 限制航道内的船舶运输[4]伴随着 EEDI 和最小推进功率在船舶工业界的深入影响，浅水域内低航速船舶波浪增阻的研究有了工程意义。中国船级社 CCS 和日本船级社 NK[5]曾针对研究该问题的现实意义给出提案：当海上风力增加，船舶向近岸靠拢躲避风浪。但大型船舶在低航速下推进功率不足，极易船舶失控而发生搁浅甚至碰撞破损。并对上述工况的可能性给出相应评估，但并没有给出完整的理论模型。因而，研究低速船在浅水波浪增阻的研究也就有了迫切的工程需求。本文主要针对上述三种限制水域内的船舶水动力干扰问题开展研究，将在势流范畴下，建立一种有效、简便的理论模型，考虑平面边界对船舶以及船舶与船舶之间的水动力干扰的工程问题，将其拓展到船舶水动力问题求解中去。1.2 浅水域两船水动力干扰研究综述一方面，船舶的频繁运输推动了航运业的快速发展，特别是在港口和内河航道，船舶的密集程度逐渐增加，无论是过往船舶与航行船舶间的会遇、超越情况，抑或是过往

船舶运输,船舶,船舶水动力

图1. 2 21世纪海上丝绸之路[3]图1. 3 限制航道内的船舶运输[4]伴随着 EEDI 和最小推进功率在船舶工业界的深入影响，浅水域内低航速船舶波浪增阻的研究有了工程意义。中国船级社 CCS 和日本船级社 NK[5]曾针对研究该问题的现实意义给出提案：当海上风力增加，船舶向近岸靠拢躲避风浪。但大型船舶在低航速下推进功率不足，极易船舶失控而发生搁浅甚至碰撞破损。并对上述工况的可能性给出相应评估，但并没有给出完整的理论模型。因而，研究低速船在浅水波浪增阻的研究也就有了迫切的工程需求。本文主要针对上述三种限制水域内的船舶水动力干扰问题开展研究，将在势流范畴下，建立一种有效、简便的理论模型，考虑平面边界对船舶以及船舶与船舶之间的水动力干扰的工程问题，将其拓展到船舶水动力问题求解中去。1.2 浅水域两船水动力干扰研究综述一方面，船舶的频繁运输推动了航运业的快速发展，特别是在港口和内河航道，船舶的密集程度逐渐增加，，无论是过往船舶与航行船舶间的会遇、超越情况，抑或是过往
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661

【参考文献】