船舶参数横摇数值计算与力学机理分析

发布时间：2021-08-11 20:01

　　[目的]参数横摇是船舶在波浪中的特殊失稳现象,现有研究认为,波浪经过船体时稳性参数的变化是激发船体横摇的主要原因,但其力学机理并不明确。[方法]首先,基于惯性坐标下的垂荡和纵摇耦合运动方程,以及船体坐标下的横摇运动方程,建立垂荡、纵摇和横摇的混合动力学模型;然后采用所提出的摇荡耦合切片计算方法,数值计算船舶参数横摇运动,分析数值计算的横摇运动规律,并基于能量原理提出发生参数横摇的衡准。[结果]研究结果表明,船舶发生参数横摇的力学机理是,在横摇角增大过程中回复力矩系数吸收的能量小于横摇角减小过程中回复力矩释放的能量;发生参数横摇的衡准是,回复力矩系数一阶谐波分量的相位角位于[0,π]内。[结论]明确参数横摇力学机理有助于深入认识参数横摇失稳模式的物理本质,提出的参数横摇衡准对于船舶第2代完整稳性衡准的制定具有参考意义。 

【文章来源】：中国舰船研究. 2020,15(03)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

坐标系

式中：L为船长；Sx为瞬时波面下船体切片的面积（图3中阴影部分面积）。式（7）表明，瞬时波面下船体入射波浪的作用力只有垂向力和纵向力，横向力为0。显然，纵向力Fx与波倾角α0成正比，因波倾角α0为小量，因此纵向力Fx是α0级小量，波浪的主要作用力是垂向力Fz。同样，可以导出绕坐标轴的横摇力矩K和纵摇力矩M:

表1所示为不同波陡和波长条件下的参数横摇运动预报结果。表中：符号“●”表示横摇运动振荡增加，呈现参数横摇运动；符号“×”表示横摇运动衰减，无参数横摇运动。预报结果显示，除较小的波陡不发生参数横摇运动外，随着波陡的增加，发生参数横摇的波段向高频区偏移，整体上波长/船长（λ/L）在0.9～1.4范围。4.2 参数横摇力学机理分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]规则波浪中舰船摇荡耦合切片计算方法[J]. 朱军,夏齐强,王智宇,朱韬,黄昆仑,葛义军.  中国舰船研究. 2018(04)
[2]超大型集装箱船参数横摇全面校核与安全评估[J]. 马骋远,马宁,王廷昊,顾解忡.  中国舰船研究. 2017(03)
[3]顶浪规则波中参数横摇数值预报研究[J]. 卜淑霞,鲁江,顾民,王田华.  中国造船. 2014(02)
[4]随机波中船舶参数横摇研究[J]. 鲁江,顾民,马坤,黄武刚.  船舶力学. 2012(08)
[5]迎浪船舶的参数横摇分析[J]. 常永全,范菊,朱仁传,缪国平,黄祥鹿.  水动力学研究与进展A辑. 2008(02)



本文编号：3336804