船舶兴波干涉和远场波问题研究

发布时间：2021-08-27 15:43

　　长久以来人们就发现高速船的船行波被限制在船后与航迹线夹角远小于Kelvin角19°28’的楔形范围内,而且高速船兴波中横波的波幅很小基本以散波为主。这一特殊现象通常也被称为窄V字型尾迹,窄V字型尾迹和航迹线的夹角也被称为主要兴波角（Apparent wake angle）,对此问题进行研究具有重要的理论和实际意义。本文在前人的基础上,对单体船和双体船在无限水深和有限水深情况下定常兴波之间的干涉,以及干涉对远场波产生的影响进行了研究。通过理论和数值方法证明了船舶兴波之间的干涉才是造成窄V字型尾迹的最主要原因,其中散波之间的相长干涉尤为重要。本文的研究系统而深入,极大的拓展了传统的远场波理论,可以给海域监测、自动尾迹探测、兴波阻力优化以及船池实验等提供重要的指导和参考。具体来说,本文对比了单体船的艏艉源汇模型、双体船的并列点源模型这两种传统两点模型和Hogner理论的结果,并在此基础上对上述两种模型进行了优化,同时也发现了这两种模型的一些不足之处。对于双体船,在高Froude数时两个片体兴波之间横向干涉的影响是占绝对主导的,但是在中等Froude数时也要考虑每个片体内艏波和艉波之间纵向干涉... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：185 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

高速船波形的卫星图，由Rabaud和Moisy（2014）观测

认为在Kelvin角内的特殊射线角上会由于非线性波数变化而形成具有孤立波特性的波峰。Brown等（1989）考虑了很多理想的假设，其研究结果表明该峰值出现的角度是定值且为Kelvin角的一半（如图1.4所示）。Mei和Naciri（1991）则认为由周围环境波浪造成的船舶运动可能是产生该非线性孤立波— 3 —

图 1.5 诺夫哥罗德号模型，图片来自网络。Fig 1.5 Battleship Novgorod of Tsarist Russia Navy.列工作，才使得主要兴波角会小于Kelvin角这一问题再次受到大家的成为研究的热点。Darmon等（2014）在Kelvin分析的基础上，将原来的一个点改进auss分布的压力场，从理论的角度证明了在Gauss分布的压力假设波角ψmax的大小与F是成反比关系的。Benzaquen等（2014）又将进为椭圆形Gauss压力分布，考虑了压力分布在不同的长轴短轴下波形的变化，最终得到的主要兴波角虽然会受到压力分布形状不过仍然与F成反比。Moisy和Rabaud（2014a）也将上述Gauss分应用到了自由面上有着非轴对称压力分布的情况，并最终得出主随着Froude数增大变化的三个区间，即在低Froude区间ψmax≈ ψKFroude数区间ψmax～ 1/F2而在高Froude数区间ψmax～ 1/F。用压

【参考文献】：
博士论文
[1]船桨舵相互作用的重叠网格技术数值方法研究[D]. 沈志荣.上海交通大学 2014

硕士论文
[1]高速船窄V字形尾迹的分析[D]. 何佳益.上海交通大学 2016
[2]船舶静水兴波阻力及波形求解分析[D]. 张晨亮.上海交通大学 2016



本文编号：3366629