风浪流联合作用对船舶随机横摇的影响研究

发布时间：2020-10-19 19:49

　　 随着IMO第二代完整稳性规范的修订与完善,集装箱船大幅横摇问题正在受到普遍关注。船舶湿表面与回复刚度的周期性变化形成了船舶的参数激励,而当船-波遭遇频率满足参数振动条件、海浪波高较高而船舶阻尼较小时,船舶有可能发生参数振动。尤其在真实海况下,同时存在随机波浪、风载荷与海流载荷的多种环境载荷作用,使得船舶的横摇响应更为剧烈,这时就有必要研究船舶的减摇措施。本文主要运用AQWA水动力软件对超大型集装箱船在随机波中的横摇现象进行研究。首先,确定数值模拟方法、进行横摇阻尼计算,并通过C11型集装箱船的数值计算与模型试验结果的对比,检验本文采用的计算方法的正确性。在验证计算结果正确的基础上,决定数值计算采用的海浪谱与计算海况,确定计算的环境参数。本文研究的主体对象为一艘超大型集装箱船,该船型具有多项优点、未来发展前景良好。本文分别从横摇响应幅值与响应频率两个角度,分析多组浪向和多个有义波高情况下的超大型集装箱船横摇响应特点,指明存在危险的航行情况。在随机波中多浪向横摇研究的基础上,本文采用藤原敏文成分分离型风力计算方法并参照CCS规范,计算定常风载荷与海流载荷,根据已确定的计算海况确定输入风流速度,选取四组风、流载荷的作用方向,研究风流载荷同时存在时对超大型集装箱船随机横摇响应的影响。最后,本文针对超大型集装箱船的各项航行情况分别加装舭龙骨与减摇鳍,从横摇响应幅值与频率两个角度进行分析,研究单独随机波中以及不同方向风流载荷存在时的减摇措施效果。本文创新地考虑了风、浪、流联合作用时超大型集装箱船的随机横摇响应,并与单独随机波中航行的情况进行对比分析;此外进行超大型集装箱船减摇措施的研究,并给出了较为理想的减摇效果,使得本文研究具有一定应用价值与参考意义。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U661.321
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 船舶参数横摇运动与横摇阻尼研究
        1.2.2 风载荷计算方法研究
        1.2.3 船舶减摇措施研究
    1.3 本文主要研究内容
2 基本理论与研究方法
    2.1 运动方程
        2.1.1 运动坐标系
        2.1.2 船舶运动方程
    2.2 船舶横摇运动数学模型
        2.2.1 多浪向船舶参数横摇运动方程
        2.2.2 风浪流载荷联合作用的参数横摇运动方程
    2.3 船舶横摇阻尼计算方法
        2.3.1 经验公式法
        2.3.2 横摇衰减试验消灭曲线法
    2.4 计算方法验证
        2.4.1 C11 船模型试验介绍
        2.4.2 数值模拟方法
        2.4.3 C11 船数值模拟结果
    2.5 船舶减摇方法
        2.5.1 舭龙骨减摇
        2.5.2 减摇鳍减摇
    2.6 本章小结
3 随机波中超大型集装箱船风浪流联合作用计算
    3.1 超大型集装箱船介绍
    3.2 计算海况的选定
        3.2.1 海浪谱的选定
        3.2.2 计算海况及环境参数的确定
    3.3 超大型集装箱船随机波横摇响应
        3.3.1 全浪向横摇响应数值计算结果
        3.3.2 有义波高对计算结果的影响
        3.3.3 考虑瞬时湿表面对计算结果的影响
        3.3.4 随机种子对计算结果的影响
    3.4 超大型集装箱船风-流载荷计算
        3.4.1 风流载荷计算方法
        3.4.2 风-浪-流联合载荷计算结果
    3.5 本章小结
4 超大型集装箱船减摇研究
    4.1 随机波中多浪向减摇效果分析
        4.1.1 加装舭龙骨减摇计算
        4.1.2 加装舭龙骨与减摇鳍计算
    4.2 风浪流联合作用下减摇效果分析
        4.2.1 加装舭龙骨计算
        4.2.2 加装舭龙骨与减摇鳍计算
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2847645