Neumann-Michell理论的拓展研究
发布时间：2022-08-11 17:23
本文基于Neumann-Michell（NM）线性势流理论研究了深水中单体船的定常兴波问题。NM理论已被广泛验证能够快速、准确预报船体的兴波阻力,这些特点非常适合船型设计和优化。简单的NM线性理论没有考虑航行姿态（升沉、纵倾）对阻力的影响,也没有考虑非线性对船舶流场的影响。因此,本文对NM理论进行了以下拓展:（i）给出了实用的方法来预报船体航行姿态,并可直接用于阻力预报;（ii）对NM理论进行非线性修正,并研究非线性对航行姿态、阻力以及波形的影响,使NM理论对船体定常兴波的预报结果更为合理。本文给出的方法实用、高效,对NM理论的这些拓展,仅需少量（简单的）额外的水动力计算,甚至不需要额外的水动力计算,很适合于船舶的初步设计和船型优化。此外,本文也对高速船船行波的至高波（波幅最高的波）波系进行了研究,给出了至高波波长的实用解析关系式,并以此探索分析了至高波波长特征,进一步揭示了船行波的特点,研究内容进一步丰富了经典的Kelvin船行波理论。本文研究的内容都与定常兴波问题直接相关。航行姿态对船体阻力影响的实用预报方法:航行姿态对船体阻力存在影响,高速航行时尤为明显。因此,在船体设计和船型优...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 定常兴波问题
1.2.2 升沉和纵倾
1.2.3 非线性的影响
1.2.4 高速船至高波
1.3 本文的工作和创新点
1.3.1 本文的主要工作
1.3.2 本文的主要创新点
第二章 Neumann-Michell理论
2.1 引言
2.2 边界积分表达式及其线性化
2.2.1 坐标系与参数的定义
2.2.2 基本的边界积分表达式
2.2.3 线性化的速度势表达式
2.2.4 Neumann-Michell一致的线性理论
2.3 NM理论的速度势表达式
2.3.1 速度势中的近场项和波浪项
2.3.2 波浪项
2.3.3 Neumann-Michell速度势表达式
2.3.4 速度势表达式的简化
2.3.5 边界积分方程以及迭代近似式
2.4 数值计算应用中的实用数学表达式
2.4.1 Hogner速度势中的近场项
2.4.2 速度势中的波浪部分
2.4.3 水动力和波形
2.5 本章小结
第三章 航行姿态的快速预报方法
3.1 引言
3.2 无迭代数值计算法
3.3 回归公式法
3.3.1 实验测量值
3.3.2 舯升沉的回归分析
3.3.3 艉升沉的回归分析
3.3.4 回归多项式
3.4 本章小结
第四章 计及航行姿态的船体阻力预报
4.1 引言
4.2 计及航行姿态影响的船体阻力快速预报方法
4.3 验证
4.4 航行姿态对阻力的影响
4.4.1 实验测量数据的分析
4.4.2 理论预报数据的分析
4.5 本章小结
第五章 NM线性理论的非线性修正
5.1 引言
5.2 船侧波的非线性修正方法
5.2.1 线性和非线性的波高
5.2.2 船艏波的有效波长参数
5.2.3 预报有效波长参数的实用方法
5.2.4 预报船侧波的非线性修正方法
5.3 水动压力非线性项的影响
5.3.1 水动压力非线性项对航行姿态的影响
5.3.2 水动压力非线性项对兴波阻力的影响
5.4 本章小结
第六章 高速船至高波的波长
6.1 引言
6.2 Kelvin的经典分析
6.3 主要兴波角
6.4 至高波的波长
6.4.1 波长与波浪所在射线角的关系
6.4.2 至高波的波长
6.5 两点兴波模型
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文总结
7.1.1 航行姿态的快速预报方法
7.1.2 NM线性理论的非线性修正
7.1.3 高速船至高波的波长
7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3675076
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【学位级别】：博士
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 定常兴波问题
1.2.2 升沉和纵倾
1.2.3 非线性的影响
1.2.4 高速船至高波
1.3 本文的工作和创新点
1.3.1 本文的主要工作
1.3.2 本文的主要创新点
第二章 Neumann-Michell理论
2.1 引言
2.2 边界积分表达式及其线性化
2.2.1 坐标系与参数的定义
2.2.2 基本的边界积分表达式
2.2.3 线性化的速度势表达式
2.2.4 Neumann-Michell一致的线性理论
2.3 NM理论的速度势表达式
2.3.1 速度势中的近场项和波浪项
2.3.2 波浪项
2.3.3 Neumann-Michell速度势表达式
2.3.4 速度势表达式的简化
2.3.5 边界积分方程以及迭代近似式
2.4 数值计算应用中的实用数学表达式
2.4.1 Hogner速度势中的近场项
2.4.2 速度势中的波浪部分
2.4.3 水动力和波形
2.5 本章小结
第三章 航行姿态的快速预报方法
3.1 引言
3.2 无迭代数值计算法
3.3 回归公式法
3.3.1 实验测量值
3.3.2 舯升沉的回归分析
3.3.3 艉升沉的回归分析
3.3.4 回归多项式
3.4 本章小结
第四章 计及航行姿态的船体阻力预报
4.1 引言
4.2 计及航行姿态影响的船体阻力快速预报方法
4.3 验证
4.4 航行姿态对阻力的影响
4.4.1 实验测量数据的分析
4.4.2 理论预报数据的分析
4.5 本章小结
第五章 NM线性理论的非线性修正
5.1 引言
5.2 船侧波的非线性修正方法
5.2.1 线性和非线性的波高
5.2.2 船艏波的有效波长参数
5.2.3 预报有效波长参数的实用方法
5.2.4 预报船侧波的非线性修正方法
5.3 水动压力非线性项的影响
5.3.1 水动压力非线性项对航行姿态的影响
5.3.2 水动压力非线性项对兴波阻力的影响
5.4 本章小结
第六章 高速船至高波的波长
6.1 引言
6.2 Kelvin的经典分析
6.3 主要兴波角
6.4 至高波的波长
6.4.1 波长与波浪所在射线角的关系
6.4.2 至高波的波长
6.5 两点兴波模型
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文总结
7.1.1 航行姿态的快速预报方法
7.1.2 NM线性理论的非线性修正
7.1.3 高速船至高波的波长
7.2 研究展望
参考文献
致谢
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本文编号：3675076
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