一、舰船在波浪中运动的水动力数值计算方法研究（论文文献综述）
张贺[1]（2021）在《基于流体粘性等效的船舶纵向运动响应降阶预报方法》文中研究说明船舶耐波性是衡量船舶性能是否优越的重要指标,在船舶的初期设计阶段,建立一种能准确快速预报船舶耐波性的方法尤为重要。目前耐波性数值预报方法主要包括势流理论和粘性流理论。势流理论计算速度快,是船舶初期设计阶段最主要的预报方法,但势流理论忽略了流体的粘性,在处理高航速、强非线性问题时有局限性。粘性流理论求解耐波性精度高,能很好地处理强非线性问题,但粘性流理论对计算机要求较高,计算效率低。为了在保证耐波性计算精度的同时,提高船舶耐波性的预报效率,本文利用数值方法和试验方法对船舶耐波性预报方法进行了研究。首先,提出一种基于修改的波浪力法的船舶耐波性预报方法。与波浪力法相比,修改的波浪力法求解无粘湍流模型,将全流域都设置为力法区域,这样能够提高耐波性的计算效率。接着,使用修改的波浪力法对规则波造波进行了验证,分析了时间步、时间离散格式、自由液面网格加密层数及内部迭代次数对造波精度的影响。考虑非线性因素,对Wigley-III标模进行规则波下的耐波性预报,并将上述计算结果与试验结果进行比分析。本文还将该标模在非规则波工况下此方法的计算结果与使用粘性流方法的计算结果进行对比分析。结果表明:该方法可以准确快速地对规则波及非规则波下船舶的运动响应进行计算。但是该方法也有局限性,第一,使用修改的波浪力法进行造波时会产生波浪上漂现象;第二,对势流进行粘性修正时,需人为选取阻尼系数,阻尼修正主观性过大。针对上述方法的不足,提出一种基于流体粘性等效的船舶纵向运动响应降阶预报方法（Viscosity-equivalent Reduced Order Method,简称VEROM）。在数值造波模拟时,对波高的衰减现象通过增大造波入口处的波高输入来修正,从而避免因全区域力法导致的波浪上漂现象。基于能量耗散等效,通过强迫放大运动获取船舶不同运动响应下的粘性阻尼效应。以DTMB5415船模为研究对象,预报该船型在规则波中迎浪航行的运动响应,并展开拖曳水池模型试验,通过试验测试结果验证数值方法准确性。接着用粘性流方法对DTMB5415在非规则波中航行进行了模拟,并将模拟结果与VEROM计算结果进行了对比。通过研究发现,VEROM也可用于非规则波耐波性的计算。本文研究结果表明,基于流体粘性等效的船舶纵向运动响应降阶预报方法在保证预报精度的前提下有效提高了计算效率。
牛杰[2]（2021）在《小水线面双体船纵向运动耐波性研究》文中指出近年来,随着海洋经济的快速发展和海洋资源利用的逐渐深入,对船舶各项性能的要求都有了提高,船舶耐波性便是很重要的一项性能指标。小水线面双体船作为一种高性能船舶,在波浪中优秀的耐波性和较小的波浪增阻、宽阔的甲板使用面积、便于模块化建造的优点受到船东的青睐。由于小水线面双体船的特殊结构,在航行中会产生剧烈的纵向摇动,精准预报小水线面双体船的纵向运动响应十分重要。目前针对小水线面双体船的潜体形状优化,提高其阻力和耐波性性能是研究领域的热点。本文基于计算流体力学方法建立数值水池,对SWATH-6A船的静水阻力性能进行模拟,计算得到的阻力曲线与试验数据吻合良好,最大误差为2.09%,证明了计算流体方法计算船舶阻力的准确性和可靠性。基于三维势流理论,只考虑稳定鳍的流体动升力和惯性力以及船舶阻尼的作用,计算了船舶在规则波中零航速和固定航速下的幅值响应算子曲线,并与切片法和试验数据进行比较,三维势流理论的计算曲线与试验数据吻合良好,验证了三维势流理论计算方法的准确性与可靠性,为后文的研究提供了可靠性依据。本文以SWATH-6A为母型船,在保证船舶排水量和水线面形状不变的情况下,研究小水线面双体船潜体的弯度对阻力和纵向运动性能的影响,以NACA0008、1408和2408为中纵剖面形状,建立了三种不同的模型,命名为Model#1～3。采用计算流体力学方法对四种小水线面双体船模型的静水阻力,选取Model#1～3中最佳静水阻力性能的模型,计算了设计拐点航速的波浪增阻性能,并与SWATH-6A对比,发现SWATH-6A的静水总阻力曲线和剩余阻力曲线在Fr=0.340～0.397阶段内明显减小,出现有利的兴波干扰;三种模型中Model#2的静水性能最好,与SWATH-6A相比,Model#2的波浪增阻响应系数小,阻力振动幅值小,在波浪中的阻力性能优于SWATH-6A。本文采用AQWA-Diffraction模块计算四种模型在规则波的迎浪状态下,零航速和17.5kn航速的垂荡幅值响应算子和纵摇幅值响应算子,通过对比发现新建立的三种模型的纵向运动性能优于SWATH-6A,有航速时的纵向运动响应峰值明显比无航速时的峰值要小。采用AQWA-Response模块,通过JONSWAP海浪谱模拟我国近海3、4、5级海况的随机海浪分布情况,通过谱分析的方法,计算出迎浪状态下四种模型在零航速和17.5kn航速的纵向有义运动值和纵向有义加速度值,对比运动幅值和加速度幅值的有义值,发现小水线面双体船的纵向运动响应在高海况下依然满足耐波性要求,且有很高的舒适性;Model#2的垂荡响应算子和纵摇响应算子以及不规则波浪中的运动预报比SWATH-6A更好,说明潜体的弯度对小水线面双体船的耐波性有影响。通过对比发现,Model#2的纵向运动响应性能和波浪阻力性能都比SWATH-6A优秀,为后续的船型优化打下了基础,也提供了新的小水线面双体船型线设计思路和方案。
庄正茂[3]（2021）在《小水线面双体船船型参数化优化设计方法研究》文中进行了进一步梳理随着海洋经济的快速发展,为适应更高的海上作业要求,各种新型船型不断被发展研究,小水线面双体船（SWATH）因其优秀的耐波性能,宽大的甲板面积等越来越受到造船界的重视和关注。SWATH船型的快速性和耐波性是近年来船舶领域的研究重点之一。与同等排水量单体船相比,SWATH船型具有更大的湿表面积,降低了其快速性。此外,由于海洋经济、科学研究等的需要,SWATH船型在海上执行的任务更加繁重,其在海上航行时的耐波性同样值得关注。由此,本文针对SWATH船型阻力及耐波性,进行了SWATH船型参数化优化设计方法的相关研究,主要内容如下:首先,构建SWATH船型全参数化模型,进行SWATH船型设计参数对不同航速下SWATH阻力的敏感性分析。将SWATH参数化模型、数值模拟和SOBOL算法集成,搭建一套基于数值模拟的参数化SWATH自动计算框架,并对不同航速下的SWATH船型阻力进行自动预报,根据样本计算结果,分析讨论了各设计参数对不同航速下阻力的影响。其次,在敏感性分析的基础上进行SWATH船型阻力优化。根据敏感性分析的结果,选定对阻力敏感性较强的设计参数为优化设计变量并建立不同航速下阻力多目标优化模型,将SWATH数值模拟自动计算框架与优化算法结合构建自动优化设计系统,运用该优化设计系统完成SWATH船型不同航速下的阻力优化,最终获得SWATH阻力最优船型。再次,基于AQWA软件对所获得的SWATH阻力最优船型及初始船型进行耐波性预报,介绍SWATH耐波性计算流程,并计算不同航速下各SWATH船在规则波中的运动响应,包括垂荡及纵摇运动,并绘制各船型的垂荡和纵摇RAO曲线,分析初始船型和优化船型的垂荡和纵摇特征。最后,建立基于复合权重TOPSIS的SWATH船型性能综合评价模型,对SWATH船型的阻力及耐波性综合评价。选定SWATH优化船型和初始船型为评价方案,从SWATH阻力预报和耐波性预报中提取阻力及耐波性指标,基于层次分析法和熵权法构建评价指标的复合权重,基于TOPSIS原理通过计算各评价方案的相对接近度来对各SWATH船型性能进行综合评价及排序。综上,本文主要进行SWATH船型参数化优化设计方法研究,给出了SWATH船型全参数化建模及敏感性分析方法,进行了SWATH最小阻力船型自动优化设计,并对SWATH船型进行耐波性预报,进行了基于复合权重TOPSIS的SWATH船型性能综合评价,为SWATH船型的优化设计方法提供借鉴与指导。
孙丰泰[4]（2021）在《不同船艏首柱角度船体水动力特性研究》文中提出船艏作为船舶与进水流接触的第一部分,对船舶周围的流场影响很大,对提高船舶的阻力性能和耐波性能起着非常关键的作用。船舶艏部的变化会引起船体流场伴流发生相应变化,进而引起船体水动力特性发生变化。作为船艏重要组成部分,首柱与船舶的水动力性能有着直接关系。目前对船艏首柱研究多集中在首柱结构与制造方面,对与船艏首柱相关的水动力性能研究鲜见报导。本文拟研究首柱角度的改变对船体水动力性能所带来的变化,基于CFD技术对不同首柱角度的船艏船型在静水和波浪中进行水动力数值模拟,对比不同首柱角度的水动力特性,探讨首柱角度对船体水动力性能的影响。主要研究内容如下:本文以中型单体船为研究对象,母型船船长为21.45m,船宽为3.8m,设计吃水为1m,排水体积为27.58m3。在上述母型船的基础上,在保证船体其他参数不变只改变首柱角度（船艏倾角）的前提下,使用Maxsurf软件设计首柱角度为35°、50°、60°、90°、115、130°和145°的7种不同船艏倾角单体船模型。对不同首柱角度的船体在静水中的阻力性能进行数值分析计算。首先基于CFD软件Fluent建立计算计算数值模型、计算域上边界与吃水线距离0.4倍船长,下边界与吃水线距离0.6倍船长,入口处距船艏1倍船长,出口处距船尾3倍船长,船宽方向距中纵剖面1倍船长、运用ANSYS ICEM对计算域划分结构化网格,选取SST k-ω湍流模型、确定出口、入口、对称面边界条件和离散方法进行船体阻力计算,基于CFD软件Fluent,在航速为5kn、10kn、15kn、20kn和25kn五个工况下,对7种不同船体的静水阻力进行数值计算,计算结果表明:中低速内倾式船艏船体总阻力小,中高速外倾式船艏船体总阻力小,全航速垂直船艏船体总阻力最大。中低速,外倾式比内倾式船艏有更大自由液面兴波峰值和船体表面压力峰值且艏部淹湿比内倾式严重;在高速时,内倾式比外倾式船艏有更大自由液面兴波峰值和船体表面压力峰值且艏部淹湿比外倾式严重。对不同首柱角度的船体在规则波和非规则波下的耐波性能进行数值分析计算,基于ANSYS AQWA软件,工况设置为规则波波幅0.05Hz～0.5Hz,航速为0,对比分析在（180°浪向角）、（135°浪向角）和（90°浪向角）三种波浪入射角下的横摇、纵摇和垂荡的运动响应,计算结果表明:规则波下的横摇运动,在横浪和斜浪的浪向下,中低频率阶段,不同首柱角度单体船的横摇RAO差别不大;在中高频率阶段,内倾式船艏单体船的横摇RAO小于外倾式船艏的横摇RAO。规则波下的纵摇运动,在迎浪和斜浪的浪向下,中低频率阶段,不同首柱角度单体船的纵摇RAO差别不大,在中高频率阶段,两种浪向下的纵摇响应不同,迎浪浪向下内倾式船艏单体船的纵摇稳定性要优于外倾式船艏单体船,斜浪浪向下不同首柱角度单体船的纵摇RAO差别不大。规则波下的垂荡运动,在迎浪和斜浪的浪向下,中低频率阶段,不同首柱角度单体船的垂荡RAO差别不大,在中高频率阶段,内倾式船艏单体船的垂荡性要优于外倾式船艏单体船。非规则波下,首柱角度对船体的运动响应趋势影响不大;在三种浪向下,除在90°和180°浪向下,首柱角度的改变对船体的纵摇和横摇特性影响不明显外,其余都是外倾式船艏比内倾式船艏有更大的运动响应峰值。根据以上计算结果得出不同首柱角度对船体水动力性能的影响,为船艏的优化设计提供参考。
张晓磊[5]（2020）在《救助船舶运动7DOF数学模型的研究》文中研究说明船舶与海洋工程的实践应用与船舶操纵模拟器的发展,共同驱动着波浪中船舶操纵运动数学模型的研究。以高海况（本文特指6级海况及以上）中的船舶救助为背景,针对目前船舶操纵模拟器对救助船运动模拟精度不足的问题,本文从操纵性-耐波性统一数学模型、高海况中的减摇问题、波浪载荷求解问题和实时运动模拟4个方面开展深入研究,目的在于提高数学模型特别是救助船运动数学模型的精度,为船舶在高海况中的运动特性分析和救助船操纵模拟器行为真实感的研究提供理论支撑。（1）在统一模型方面,本文综合考虑环境载荷对船舶运动的影响,基于Cummins统一模型系统化的建立了完备的6DOF耦合船舶运动数学模型。其中,全面集成船体水动力、阻力-推进、回复力、舵力、风和波浪载荷模块,还特别考虑了流作用及波浪中舵桨沉深等问题。对主要模块进行了逐一的计算或验证,以保证各模块的有效性和准确性,其中横摇阻尼计算的最大误差在5%左右,阻力-推进系统的桨速计算最大误差约10.9%。（2）在减摇数学模型方面,由于救助船配备有可控被动减摇水舱,因此针对高海况下救援过程中的减摇问题,采用哈密尔顿动力学建立一般形式的减摇水舱数学模型,进而推导得到矩形横剖面的U型减摇水舱模型,在此基础上给出两侧气阀的最佳相位PD控制模型;将减摇水舱模型与6DOF船舶运动数学模型相结合,建立了完整的7DOF船舶-减摇水舱耦合运动数学模型。为验证减摇水舱及气阀控制模型的准确性和有效性,对仅考虑横摇和水舱液位的2DOF模型进行了规则波中的试验与仿真对比。结果表明,被动和可控被动减摇水舱确实能达到很好的减摇效果,减摇分别达46.5%和66.9%。（3）在波浪载荷数值计算方面,本文同时考虑一阶波激载荷和二阶平均漂移载荷对船舶操纵运动的影响。在频域范围,基于流场速度势非线性边值问题,运用摄动展开法建立无限水深有航速条件下的线性边值问题;采用3D Green函数源法对一阶辐射和绕射问题进行数值求解,基于动量守恒原理,推导建立了计算量小、收敛性快的漂移载荷远场表达,并开发相关的载荷计算程序。以简单几何半球体、Wigley-I船、带有艉部外飘的S175船及Mariner船为研究对象,对本文方法的可靠性和有效性进行验证。结果表明,本文方法对辐射、绕射和波浪诱导运动等一阶问题,能保证计算结果的精度;对于二阶漂移载荷,在垂荡和纵摇运动的谐振频率附近,能较好预测漂移载荷的峰值位置;在短波长λ/L<0.5区域,本文结果相比其他主要研究学者的数值结果,能更好的趋向于渐进理论值。在时域范围,将模块化7DOF数学模型应用于实船,全面分析其对操纵性-耐波性问题预测的精确性和有效性。实船对象包括带有方艉的南海救111（NHJ111）、Mariner、带有艉部外飘的S175及育鲲（YuKun）。静水回转操纵中,通过与试验值的对比表明,7DOF模型精度可达7.0%,且预测结果优于经验方法和2D切片理论方法。在波浪中的操纵中,以Mariner和S175为对象,对发表稀缺的短峰波漂移载荷进行预测,与已发表其他学者的规则波数值结果相比,本文结果略小且有明显的振荡特性,回转圈和运动量的预测结果,与试验值和其他学者的结果吻合较好;对于YuKun,进行风、流和浪联合作用下的回转操纵计算,本文结果与试验回转圈吻合很好,充分表明所建立数学模型的优良船型适用性及其所能达到的最大预测精度,能较好预测实际海况中的船舶运动。采用已验证的7DOF数学模型,在6级海况下对NHJ111的操纵运动进行仿真预测,包括静水中风和流作用的操纵、短峰波中考虑舵桨沉深及减摇水舱作用下的操纵等。（4）将验证的7DOF数学模型应用于救助船操纵模拟器,自主开发了完整的船舶-减摇水舱耦合运动仿真测试平台,从视感和体感角度模拟高海况下的救助船运动。视感方面,为解决短峰波载荷计算耗时问题,本文提出采用并行同步追逐插值方法,将视景帧速率从7 FPS提升到20 FPS,满足了实时可视化15 FPS的最低要求,兼顾了模型的“精度”和计算的“实时”。体感方面,引入6DOF Stewart摇摆台,采用洗出滤波算法和动态虚拟装配算法,从试验和仿真方面实现了救助船的摇荡运动模拟,为配备有Stewart摇摆台的救助船操纵模拟器研究和相关标准制定奠定基础。
周文俊[6]（2020）在《基于多域法的船舶时域非线性水动力分析及大幅运动预报》文中研究指明波浪中航行船舶的水动力计算是船舶耐波性研究的基本内容,是进行船型设计和优化的重要基础。随着新型船舶种类的不断增加,性能指标的不断提升,对船舶水动力学研究的要求也不断提高。虽然计算机技术的发展使得计算流体力学（CFD）方法在船舶水动力学研究中逐渐增加,但是计算耗时长限制了其在这一领域的广泛使用。基于三维势流理论的数值方法依然是当前研究的主要手段。传统的线性、微幅、频域的计算模型越来越难满足研究及工程实际需求,新型的非线性、大幅、时域的计算模型成为研究的发展方向。目前,国内外学者在势流领域的研究中对船舶在线性波浪中微幅运动情形考虑较多,计算模型中非线性成分考虑较少,对于非线性波浪中大幅运动及相关物理现象的研究仍不够充分。基于传统势流方法的主流商用软件也大多存在这样的问题。所以,如何构建准确、高效、适用性广泛的水动力分析数值方法,是当前研究船舶耐波性的关键点,也是本论文的主要研究内容。航行船舶时域水动力计算问题主要采用边界元法结合格林第二定理进行求解。根据格林函数的不同,可以分为三类:Rankine面元法（亦称简单格林函数法）、时域自由面格林函数法和多域混合格林函数法（亦称多域法）。Rankine面元法中虽然格林函数形式简单,计算稳定,但网格离散量大,自由面需要数值截断并补充远方辐射条件;时域自由面格林函数法中虽然只需在物面划分网格布置源,但格林函数形式复杂,计算困难且耗时,且在近自由面处存在振荡发散的现象。多域混合格林函数法结合前两者的优点,采用假想垂直控制面分割计算域,内域采用Rankine面元法,外域采用时域自由面格林函数法,控制面保持速度势及其法向导数的连续,内外域联立求解。多域法在研究和实际应用中均有很大的发展潜力,代表了基于势流理论的数值实现的方向。经过研究和总结,当前基于多域法的研究存在以下问题:1)内域非线性成分考虑不够充分;2)外域时域自由面格林函数计算处理粗糙;3)入射波浪自身非线性考虑不足。本文将针对这三个问题,提出新型的多域法计算模型,研究航行船舶大幅非线性运动计算及相关应用问题。首先,论文中对多域法中内域部分进行改进,提出考虑入射波（Incident Wave）耦合项影响的新的多域法计算模型（MDHOBEM＿IW）。在此方法中,理论上,基于定常兴波、入射波速度势及其引起的波面抬升为零阶量,非定常扰动速度势及引起的波面抬升为一阶小量这一假设,重新推导了非线性自由面动力学边界条件、自由面运动学边界条件和物面边界条件,与控制方程共同组成了非线性边界条件下的定解问题。与传统多域法（MDHOBEM）相比,新的方法更多地考虑了入射波浪对辐射、绕射等问题的影响。数值上,结合高阶面元法,得到多域法的离散边界积分方程,求解后得到非定常扰动速度势及水动力,结合时域运动方程得出六自由度船体运动时历。以5艘具有不同外形特征的船型（Wigley III,S175,S60,KCS和50500T）为对象,计算了它们在波浪中运动响应并和试验进行了对比,验证了当前方法计算结果的收敛性、准确性。以C11船型为对象,用MDHOBEM＿IW研究了规则波和不规则波中的参数横摇现象,通过与仅考虑兴波影响的多域法（MDHOBEM）的计算结果对比,证明了当前模型在进行船舶航行于线性波浪中大幅运动预报的优势。其次,对于外域部分计算,论文提出一种垂向积分（Vertical Integral）形式的多域法（MDHOBEM＿VI）与内域并行地进行改进。此方法在求解控制面上格林函数的面元积分时,通过先进行空间垂向积分,得到新的面元积分格林函数的核函数,并推导了其满足的四阶常微分方程和初值条件。垂向积分形式的核函数在面元上积分计算的收敛性优于原始的点源形式的核函数,数值结果也表明垂向积分形式的格林函数面元积分的稳定性更好。此外,垂向积分方法也减少了外域记忆项的计算量,节省了计算时间,尤其是对长时间时域模拟提高较大。以3艘具有不同外形特征的船型（Wigley III,S175和50500T）为对象,研究了它们在波浪中的运动响应和阻力增加,发现MDHOBEM＿VI在保持计算精度的同时,提高了计算效率和稳定性。最后,在内、外域计算改进的基础上,论文提出一种基于高阶谱（Higher Order Spectrum,HOS）方法生成入射波浪的多域法（MDHOBEM＿HOS）。与先前研究相比,此方法不仅考虑了“船-波”相互作用,也考虑了波浪自身演化及其非线性,即“波-波”相互作用。通过数值模拟表明,与线性波浪场相比,HOS生成波浪的波场具有明显的非线性。以3艘具有不同外形特征的船型（S175,S60和某内倾船）为对象,采用MDHOBEM＿HOS方法计算非线性波浪中船舶运动响应时,能更好地捕捉非线性现象,在进行危险、极端工况中的运动（如参数横摇）预报时更具优势。综上所述,论文基于三维势流理论,从内域、外域和波浪激励三个层面对多域法进行改进,提出了不同层次的船舶水动力学数值计算模型,形成了一套系统、准确、稳定、高效、适用广泛的对船舶在波浪中运动及其应用进行研究分析的方法,具有重要的研究和工程实际价值。
张冲[7]（2020）在《船舶新型辅助推进装置水动力性能研究》文中指出随着全球经济的飞速发展,世界各国之间的贸易越来越频繁,对海上贸易运输的需求越来越高。然而在全球不可再生能源日益紧缺的状况下,海上运输成本越来越高,怎样降低船舶在海上运输环节的成本越来越重要。目前,降低海上运输成本主要的手段是降低船舶在运输过程中的燃料消耗,主要降低船舶能源消耗的方式有:降低船舶航行中的阻力、吸收船舶周围的波浪能量作为推进船舶的部分能量。这两种方式一般都需要在不改变已有船型的基础上在船舶周围安装附体。船舶节能附体主要是通过改善船体周围的流场来降低船舶在航行时的阻力。而利用波浪能量的装置（波浪推进装置）是吸收船舶周围的波浪能量转换为推进船舶前进的能量。随着CFD技术的不断发展,利用CFD数值仿真技术来预报船舶水动力性能在船舶行业中越来越受到欢迎,这为本文研究改善被动式波浪推进装置提供了技术条件。本文基于STAR-CCM+数值仿真软件以NACA0015型水翼为原型,对其在不同波长、波高规则波中以及不同入水深度下的推进性能进行数值研究,并提出了一种推进性能良好的被动式波浪推进装置,并最终将该装置加装在KCS船模上进行数值仿真研究。本文主要的研究内容包括:（1）研究了前缘凸起结构对水翼推力性能的影响。本部分以NACA0015水翼为基础将水翼前缘做凸起处理并进行数值模拟。并且进一步分析出前缘凸起及其分布长度各参数对水翼推进性能的影响规律,最后结合仿真结果得到了凸起结构对水翼平均推力影响规律。（2）以新式组合辅助推进装置为研究对象,运用STAR-CCM+软件进行水动力性能仿真计算。分别计算了带有前缘凸起的水翼在安装浮子后,水翼在不同入水深度、不同波浪参数下以及浮子与水翼之间不同间距下的水动力性能。通过对比各工况下水翼产生的平均推力,总结分析得出了推进性能优良的前缘带有凸起的水翼与浮子组合的新形式。（3）基于CFD数值仿真软件对加装新式组合辅助推进装置的船模在规则波中航行进行数值仿真。在建立的三维数值波浪水池中分别计算了KCS裸船、加装新式波浪辅助推进装置后在同一工况下的船舶阻力性能、螺旋桨推力性能、波浪辅助推进装置的推力性能,以及加装新式组合辅助推进装置对船舶在规则波中运动响应的影响。最后对比分析计算结果验证了新式波浪辅助推进装置不但能为船舶提供辅助推力,还能改善船舶在波浪中航行的运动响应。
高天敏[8]（2020）在《双体风电运维船尾下沉与阻力及耐波性综合研究》文中研究表明近年来,世界范围内清洁能源的发展尤为迅猛,众多风电强国的海上风电场规模在不断扩大。因此,海上风电场对风电运维船的需求持续加大,对风电运维船的快速性能和耐波性能的要求越来越高。本文以双体风电运维船在潮间带（浅海）航行过程中的尾部下沉为基点,从减少双体船尾部下沉量的角度出发,通过对双体船的尾部抗扭箱进行改型设计、加装尾压浪板的方法,进一步提升双体风电运维船的适航性以及整体水动力性能。本文借助于双体风电运维船（基本船型）,利用数值仿真软件STAR-CCM+,探索并验证了双体船尾下沉和静水阻力数值仿真方法。本文在基本船型的基础上,将基本船型尾部抗扭箱参数进行调整,形成尾抗扭箱单一方案。同时,参照相关文献在双体风电运维船片体尾部加装尾压浪板,形成尾压浪板单一方案。再采用尾压浪板方案与尾抗扭箱方案相结合的方式,最终确立了包括基本船型在内的12个改型方案,并运用船舶设计软件NAPA进行建模。本文验证了基于数值仿真软件STAR-CCM+的双体风电运维船仿真方法的准确性和可靠性。运用STAR-CCM+及相关数值仿真方法对12个改型方案进行数值仿真,分别计算了基本船型和各个改型方案在不同速度下的静水阻力、纵倾、尾下沉、波浪增阻、纵摇运动响应和垂荡运动响应,并对计算结果进行分析。本文基于CFD数值仿真计算结果,建立加权TOPSIS的系统综合评价模型。先后从主观赋权和客观赋权两个层面,分别采用层次分析法和熵权法来确定各自相应的权重,再用两种不同赋权法得出的矩阵进行复合,得到加权评价矩阵,最终通过相应计算获得双体风电运维船优选方案。本文的研究为双体风电运维船尾下沉的改善和阻力与耐波性的相关综合研究提供了一定的参考。
孙一方[9]（2020）在《三体船运动T型翼控制方法与试验研究》文中研究说明三体船具有比常规单体船更优异的快速性,但是高速航行时大幅度的纵向运动成为制约其发展和应用的瓶颈问题。T型翼主动控制系统作用于船艏底部,可以随船体运动实时改变水平翼摆角,产生对抗运动的升力矩,有效改善三体船的耐波性。关于主动控制的研究主要包括控制方法的建立和控制系统的实际应用两部分。为了提出适用于三体船的T型翼主动控制系统,本文针对以上两部分内容展开研究,主要工作如下:首先,阐述T型翼的控制理论。根据机翼理论建立T型翼的数学模型,计算其水动力性能。根据升力矩控制原理,采用在船体角运动与T型翼的升力矩之间建立比例关系的方式推导摆角控制方程并提出各控制参数的求解方法。并对控制方程进行优化,分析了不同角运动作为升力矩控制信号时控制方程的表现形式以及摆角的控制变量。然后,将控制方程与时域边界积分法结合,开发了可以模拟T型翼主动控制的时域数值计算方法。计算了不同工况下某Wigley船型的垂荡、纵摇和艏加速度运动。通过对比各角运动变量作为摆角的主控信号时主动T型翼对各运动参数的作用效果,确定了纵摇角速度为优选T型翼升力矩控制信号。从而对原有的控制方程进行优化,为主动控制的模型试验提供指导。在此基础上,为验证该控制方法的有效性,设计和开发了T型翼主动控制模型试验的内嵌控制程序和装置,构建用于模型试验的T型翼主动控制系统。实现了对T型翼摆角的实时控制,并开展三体船在波浪中运动的模型试验。测量船模在规则波和不规则波中的垂荡、纵摇和垂向加速度响应,对比主动和被动控制作用下各运动参数的改变。试验结果表明:采用纵摇角速度信号控制T型翼的升力矩在高海况下可降低裸船模的垂荡运动50%以上,纵摇和艏加速度60%以上;与被动控制相比,主动式T型翼降低了 29%的垂荡和35%的纵摇和艏加速度响应。从而证明了该控制系统实际应用的可行性。此外,通过研究不规则波中T型翼对不同侧体分布三体船纵向运动的影响,发现高海况下,前三体船安装主动式T型翼后比侧体间距相同分布靠后的构型具有更优的水动力性能。最后,为了佐证T型翼对三体船砰击压力的抑制效果,采用CFD技术对三体船在恶劣海况中的船体表面砰击压力进行了数值计算。计算结果表明,T型翼可以减少连接桥底部砰击压力40%以上。以上研究证明本文提出的T型翼主动控制系统的有效性和实用性,可以在实际海况中对三体船的垂荡、纵摇和艏加速度均实现较为明显的抑制效果。
谭颖[10]（2020）在《两船并行航行水动力特性数值研究》文中研究表明舰船在海上航行和作业时会不断地消耗其储藏的物资,为提高远航舰船的生存能力,保证作战舰船持续具有战斗力,需要进行海上补给。其中,横向补给由于具有品种多、效率高等优势,在补给方式中占主导地位。然而由于两船间的水动力干扰可能会加剧船舶的运动响应,导致补给困难或失败,甚至使船体发生碰撞,因此开展两船并行航行水动力特性数值研究,具有一定的现实和工程意义。本文结合RANS方法,基于重叠网格技术对粘性流体中两船并行航行水动力特性进行数值模拟。首先,对于两船并行补给过程,进行全浪向规则波下响应幅值分析,进而对不规则波下运动响应进行预报,同时计算两船在波浪中不同浪向下的横向力及艏摇力矩。结果表明,波浪从两船两侧入射时的运动响应幅值要大于从两船首尾入射时的情况;不同浪向下,在λ/Lf=1/λ/Ls=0.8之后,两船运动响应幅值均有较大增幅,在λ/Lf=0.5/λ/Ls=0.3和λ/Lf=1.25/λ/Ls=1时,两船横向力和艏摇力矩均有较大增幅;接收船0°180°浪向的摇荡有义幅值大于180°360°浪向的摇荡有义幅值,补给船0°180°浪向的摇荡有义幅值要小于180°360°浪向的摇荡有义幅值。然后,从补给工况和补给船船型尺度角度对两船并行航行水动力特性的影响因素进行分析,结果发现,纵向位置对两船横向力和艏摇力矩影响较大,在两船靠近和驶离的过程中,导致两船艏艉相互接近,容易发生碰撞;增大横向间距和减小航速,可以降低两船摇荡、横向力和艏摇力矩;应当适当增加补给船船长和船宽,减小补给船和接收船排水量的差距。最后,基于正交试验法进行两船横向补给方案优选方法研究,用直观分析法和方差分析法对计算结果进行分析,得到了最优的两船横向补给方案,并分析了两船横向位置、纵向位置和航速对接收船摇荡影响的显着程度。
二、舰船在波浪中运动的水动力数值计算方法研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、舰船在波浪中运动的水动力数值计算方法研究（论文提纲范文）
（1）基于流体粘性等效的船舶纵向运动响应降阶预报方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 耐波性模型试验的研究进展 |
| 1.2 势流理论在耐波性计算中的研究进展 |
| 1.3 粘性流理论在耐波性计算中的研究进展 |
| 1.4 本文主要工作内容 |
| 2 基本理论和数学模型 |
| 2.1 计算流体动力学概述 |
| 2.2 计算流体力学控制方程 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.3.1 直接数值模拟法(DNS) |
| 2.3.2 大涡模拟法 |
| 2.3.3 雷诺平均法 |
| 2.4 多相流模型 |
| 2.5 边界条件 |
| 3 基于修改的波浪力法的船舶耐波性预报方法 |
| 3.1 数值方法搭建 |
| 3.1.1 波浪力法 |
| 3.1.2 修改的波浪力法 |
| 3.2 数值波浪水池搭建 |
| 3.2.1 数值造波方法 |
| 3.2.2 数值消波方法 |
| 3.2.3 数值造波验证 |
| 3.3 模型参数及网格划分 |
| 3.3.1 计算模型 |
| 3.3.2 计算域与网格划分 |
| 3.4 预报方法精度验证 |
| 3.4.1 规则波预报方法验证 |
| 3.4.2 不规则波预报方法验证 |
| 3.5 预报方法计算效率验证 |
| 3.6 小结 |
| 4 基于流体粘性等效的船舶纵向运动响应降阶预报方法 |
| 4.1 数值造波验证 |
| 4.2 阻尼系数计算方法 |
| 4.3 模型参数及网格划分 |
| 4.3.1 计算模型 |
| 4.3.2 强迫运动网格划分 |
| 4.3.3 VEROM计算网格划分 |
| 4.4 获取阻尼修正系数 |
| 4.5 预报方法的试验验证 |
| 4.5.1 模型试验条件与设计 |
| 4.5.2 船舶在波浪中的运动响应 |
| 4.5.3 预报方法精度验证 |
| 4.5.4 预报方法计算效率对比 |
| 4.6 不规则波预报方法验证 |
| 4.6.1 线性叠加波法 |
| 4.6.2 不规则波造波验证 |
| 4.6.3 谱分析方法 |
| 4.6.4 计算结果分析 |
| 4.7 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 |
（2）小水线面双体船纵向运动耐波性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 耐波性 |
| 1.2.1 耐波性介绍 |
| 1.2.2 耐波性研究方法 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 计算理论 |
| 2.1 船舶纵向运动方程 |
| 2.1.1 船体运动方程 |
| 2.1.2 船体粘性修正系数 |
| 2.1.3 稳定鳍水动力修正系数 |
| 2.2 三维势流理论 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 AQWA介绍 |
| 2.3 计算流体力学 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 VOF多相流模型 |
| 2.3.4 STARCCM+介绍 |
| 2.4 小结 |
| 3 小水线面双体船数值仿真方法可靠性验证 |
| 3.1 SWATH-6A船体参数 |
| 3.2 静水阻力数值方法验证 |
| 3.2.1 网格划分与求解设置 |
| 3.2.2 无关性验证 |
| 3.2.3 计算结果与分析 |
| 3.3 耐波性数值方法验证 |
| 3.3.1 修正系数计算方法 |
| 3.3.2 修正系数计算结果 |
| 3.3.3 计算结果与分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 小水线面双体船阻力性能数值计算 |
| 4.1 潜体形状变化 |
| 4.2 静水阻力性能 |
| 4.2.1 阻力对比 |
| 4.2.2 兴波液面分析 |
| 4.2.3 模型间距优化 |
| 4.3 规则波中波浪增阻性能 |
| 4.3.1 波浪增阻介绍 |
| 4.3.2 计算条件设置 |
| 4.3.3 计算结果与分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 小水线面双体船纵向运动数值计算 |
| 5.1 规则波纵向运动耐波性分析 |
| 5.1.1 计算方法 |
| 5.1.2 计算结果与分析 |
| 5.2 不规则波纵向运动耐波性分析 |
| 5.2.1 随机波浪描述 |
| 5.2.2 计算参数 |
| 5.2.3 计算结果与分析 |
| 5.3 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）小水线面双体船船型参数化优化设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展 |
| 1.2.1 SWATH船型参数化设计 |
| 1.2.2 SWATH阻力及耐波性预报 |
| 1.2.3 SWATH参数敏感性分析及船型优化设计 |
| 1.2.4 船舶设计方案综合评价 |
| 1.3 论文研究内容及结构 |
| 2 SWATH船型参数化设计及敏感性分析 |
| 2.1 敏感性分析流程和主要步骤 |
| 2.1.1 敏感性分析流程 |
| 2.1.2 敏感性分析主要步骤 |
| 2.2 参数化建模 |
| 2.2.1 B样条曲线 |
| 2.2.2 F样条曲线 |
| 2.2.3 SWATH参数化建模 |
| 2.3 CFD分析和验证 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型及VOF方法 |
| 2.3.3 计算域及边界条件设置 |
| 2.3.4 CFD方法验证 |
| 2.4 敏感性分析 |
| 2.4.1 参数和阻力响应值的定义 |
| 2.4.2 SOBOL算法 |
| 2.4.3 SWATH案例的数值模拟 |
| 2.5 结果和讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 SWATH最小阻力船型自动优化设计 |
| 3.1 SWATH自动优化设计系统及主要步骤 |
| 3.1.1 SWATH自动优化设计系统 |
| 3.1.2 自动优化步骤 |
| 3.2 优化模型 |
| 3.2.1 SWATH阻力优化问题的定义 |
| 3.3 NSGA-II算法 |
| 3.4 NSGA-II算法优化结果及讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 SWATH船型耐波性预报 |
| 4.1 基于势流理论的船舶耐波性预报 |
| 4.1.1 三维势流理论基本条件 |
| 4.1.2 速度势的分解 |
| 4.1.3 速度势的求解 |
| 4.1.4 运动方程 |
| 4.2 SWATH船型耐波性计算 |
| 4.2.1 耐波性数值计算具体流程 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 SWATH船型方案综合评价 |
| 5.1 基于加权TOPSIS的综合评价模型 |
| 5.1.1 建立决策矩阵 |
| 5.1.2 确定指标复合权重 |
| 5.1.3 建立加权评价矩阵 |
| 5.1.4 欧式距离的确定 |
| 5.2 SWATH船型方案优选 |
| 5.2.1 确定评价指标复合权重 |
| 5.2.2 相对接近度计算 |
| 5.3 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 |
（4）不同船艏首柱角度船体水动力特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于CFD的船体阻力国内外研究现状 |
| 1.2.2 基于CFD的船体耐波性国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 基于RANS数值模拟基本理论 |
| 2.1 流体力学运动控制方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.3.1 CFD数值模拟方法分类 |
| 2.3.2 有限体积法控制方程的离散 |
| 2.4 FVM的求解方法 |
| 2.5 自由液面处理 |
| 2.6 网格划分介绍 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 不同首柱角度船体静水阻力特性研究 |
| 3.1 建立不同首柱角度船体模型 |
| 3.2 CFD数值模拟仿真方案 |
| 3.2.1 计算区域与网格生成 |
| 3.2.2 网格数量的讨论 |
| 3.2.3 边界条件与离散方法 |
| 3.3 数值计算分析 |
| 3.3.1 不同首柱角度船体总阻力 |
| 3.3.2 不同首柱角度兴波分析 |
| 3.3.3 不同首柱角度船体表面淹湿 |
| 3.3.4 不同首柱角度船体艏部飞溅 |
| 3.3.5 不同首柱角度船体表面压力 |
| 3.3.6 不同首柱角度船体表面波高 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 耐波性分析基本理论 |
| 4.1 势流理论基本假设与边界条件 |
| 4.2 水动力与运动响应 |
| 4.2.1 波浪力的组成 |
| 4.2.2 附加质量与辐射阻尼 |
| 4.2.3 格林第二公式 |
| 4.2.4 平均波浪力 |
| 4.2.5 幅值响应算子 |
| 4.3 波浪理论 |
| 4.3.1 规则波 |
| 4.3.2 不规则波 |
| 4.4 耐波性计算理论 |
| 4.4.1 横摇计算理论 |
| 4.4.2 纵摇垂荡计算理论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 不同首柱角度船体耐波性研究 |
| 5.1 船型参数 |
| 5.2 基于AQWA的数值模拟方案 |
| 5.2.1 分析流程 |
| 5.2.2 浪向角定义 |
| 5.2.3 AQWA中水动力参数设置 |
| 5.2.4 网格无关性分析 |
| 5.2.5 数值计算分析 |
| 5.3 不同首柱角度船体在规则波下的运动响应 |
| 5.3.1 横摇运动响应分析 |
| 5.3.2 纵摇运动响应分析 |
| 5.3.3 垂荡运动响应分析 |
| 5.4 不同首柱角度船体在非规则波下的运动响应 |
| 5.4.1 AQWA中水动力参数设置 |
| 5.4.2 船体在迎浪下运动响应的时历曲线 |
| 5.4.3 船体在横浪下运动响应的时历曲线 |
| 5.4.4 船体在斜浪下运动响应的时历曲线 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录 |
（5）救助船舶运动7DOF数学模型的研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 船舶操纵模拟器的研究现状及进展 |
| 1.2.1 国外研究 |
| 1.2.2 国内研究 |
| 1.3 船舶运动数学模型的研究现状及进展 |
| 1.3.1 船舶操纵运动建模的发展 |
| 1.3.2 波浪载荷理论计算的研究 |
| 1.3.3 波浪中船舶操纵运动的研究 |
| 1.3.4 船舶操纵模拟器用数学模型的研究 |
| 1.3.5 减摇水舱数学模型的研究 |
| 1.4 本文主要研究的问题和思路 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 2 救助船在波浪中的操纵运动数学模型 |
| 2.1 救助特例中的运动问题 |
| 2.2 运动学方程 |
| 2.2.1 坐标系统 |
| 2.2.2 运动变量的符号表示 |
| 2.2.3 运动学坐标变换 |
| 2.3 动力学方程 |
| 2.3.1 平移方程 |
| 2.3.2 转动方程 |
| 2.3.3 刚体动力学方程的矩阵表达 |
| 2.4 6DOF船舶运动数学模型 |
| 2.4.1 统一数学模型的一般形式 |
| 2.4.2 船体水动力模型 |
| 2.4.3 横摇阻尼建模 |
| 2.4.4 阻力-推进建模 |
| 2.4.5 船体回复力建模 |
| 2.4.6 舵力建模 |
| 2.4.7 风载荷 |
| 2.4.8 波浪载荷 |
| 2.4.9 流作用下的船舶运动方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 船舶-减摇水舱数学模型及验证 |
| 3.1 坐标系统及运动学分析 |
| 3.1.1 坐标系统 |
| 3.1.2 舱内流体的运动学分析 |
| 3.2 7DOF船舶-减摇水舱数学模型 |
| 3.2.1 一般形式的船舶-减摇水舱数学模型 |
| 3.2.2 船舶-矩形横剖面U型减摇水舱数学模型 |
| 3.2.3 舱内流体阻尼 |
| 3.2.4 舱内流体运动控制 |
| 3.3 船舶-减摇水舱数学模型的验证 |
| 3.3.1 船舶-减摇水舱降阶数学模型 |
| 3.3.2 仿真分析及试验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水动力和波浪载荷的频域计算及验证 |
| 4.1 坐标系和流场定义 |
| 4.2 流场速度势边值问题 |
| 4.2.1 非线性边值问题 |
| 4.2.2 线性边值问题 |
| 4.3 基于3D Green函数法的载荷数值计算 |
| 4.3.1 边界积分方程及相关问题 |
| 4.3.2 水动力及波浪载荷 |
| 4.4 数值计算与对比验证 |
| 4.4.1 计算对象 |
| 4.4.2 辐射问题 |
| 4.4.3 绕射问题 |
| 4.4.4 波激载荷诱导运动 |
| 4.4.5 平均波浪漂移力 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 船舶-减摇水舱数学模型的实船仿真和验证 |
| 5.1 计算对象 |
| 5.2 静水中实船操纵运动的计算和验证 |
| 5.2.1 NHJ111的静水操纵计算 |
| 5.2.2 Mariner的静水操纵计算 |
| 5.2.3 S175的静水操纵计算 |
| 5.3 波浪中实船操纵运动的计算和验证 |
| 5.3.2 Mariner在波浪中的操纵计算 |
| 5.3.3 S175在波浪中的操纵计算 |
| 5.3.4 YuKun在实际海况中的操纵计算 |
| 5.4 环境载荷作用下的NHJ111船运动仿真 |
| 5.4.1 静水中风和流作用下的操纵仿真 |
| 5.4.2 波浪中考虑舵桨沉深的操纵仿真 |
| 5.4.3 减摇水舱作用下NHJ111船的操纵仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 救助船操纵模拟器的动感模拟 |
| 6.1 数学模型在救助船操纵模拟器中的应用 |
| 6.2 视感模拟的实时算法设计 |
| 6.2.1 仿真测试平台的开发 |
| 6.2.2 实时算法设计 |
| 6.2.3 实时算法测试——短峰波中NHJ111船的实时操纵仿真 |
| 6.3 Stewart摇摆台的体感运动模拟 |
| 6.3.1 基于运动学分析的动态装配算法 |
| 6.3.2 基于Stewart摇摆台的体感运动模拟 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（6）基于多域法的船舶时域非线性水动力分析及大幅运动预报（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 切片法 |
| 1.2.2 三维Rankine面元法 |
| 1.2.3 三维自由面格林函数法 |
| 1.2.4 三维多域法 |
| 1.3 本文主要研究工作和创新点 |
| 1.3.1 本文主要工作 |
| 1.3.2 本文创新点 |
| 第2章 三维时域非线性水动力分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系及运动物理量 |
| 2.3 空间变量离散的高阶面元法 |
| 2.4 初边值问题 |
| 2.4.1 初边值问题的一般表达 |
| 2.4.2 定常兴波势的边值问题 |
| 2.4.3 非定常扰动势的初边值问题 |
| 2.5 基于边界元法的初边值问题求解 |
| 2.5.1 Rankine面元法 |
| 2.5.2 自由面格林函数法 |
| 2.5.3 多域法 |
| 2.6 多域法的水动力表达 |
| 2.7 数值计算结果及分析 |
| 2.7.1 基本势(?)_f的分布及过渡 |
| 2.7.2 m项分布 |
| 2.7.3 扰动势及其引起波高分布 |
| 2.7.4 水动压力分布 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 基于多域法的船舶在线性规则/不规则波中大幅运动预报 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 船舶在波浪中时域运动方程 |
| 3.2.1 运动方程推导 |
| 3.2.2 线性不规则波的生成 |
| 3.2.3 横摇阻尼计算 |
| 3.2.4 时域运动计算流程图 |
| 3.3 规则波中运动计算 |
| 3.3.1 收敛性验证 |
| 3.3.2 运动RAO验证 |
| 3.3.3 波浪幅值对两种方法的影响 |
| 3.4 线性规则波中大幅运动计算 |
| 3.5 线性不规则波中大幅运动计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于垂向积分形式时域格林函数的多域法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 垂向控制面上格林函数面元积分 |
| 4.3 垂向积分法的核函数 |
| 4.3.1 垂向积分法核函数的表达 |
| 4.3.2 垂向积分法核函数的求解 |
| 4.3.3 垂向积分法核函数的分布 |
| 4.4 垂向积分法精度验证 |
| 4.4.1 (?)在垂向线段上积分 |
| 4.4.2 (?)/(?)n在垂向面元上积分 |
| 4.5 垂向积分多域法的应用 |
| 4.5.1 二阶力的表达 |
| 4.5.2 Wigley III运动响应及波浪增阻 |
| 4.5.3 S175 运动响应及波浪增阻 |
| 4.5.4 50500T波浪增阻 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于高阶谱方法生成非线性入射波的多域法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高阶谱方法理论简介 |
| 5.2.1 描述波浪的初边值问题 |
| 5.2.2 高阶展开形式下的速度势函数 |
| 5.2.3 各阶次速度势边值问题的谱方法求解 |
| 5.2.4 特征函数的选取 |
| 5.2.5 数值实现流程 |
| 5.3 基于高阶谱方法的波浪生成 |
| 5.3.1 波场初始化 |
| 5.3.2 松弛过渡时间段 |
| 5.3.3 非线性波浪场生成 |
| 5.4 高阶谱方法生成的非线性波浪中船舶运动计算 |
| 5.4.1 耦合计算流程 |
| 5.4.2 线性波浪中的验证 |
| 5.4.3 非线性波浪中的计算 |
| 5.5 非线性波浪中参数横摇运动计算 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表或录用的论文 |
（7）船舶新型辅助推进装置水动力性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外波浪推进应用的研究 |
| 1.2.2 国外波浪推进理论的研究 |
| 1.2.3 国内对波浪推进的研究 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 机翼理论及CFD基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机翼理论 |
| 2.2.1 机翼受力分析与升力特性 |
| 2.2.2 机翼的阻力特性 |
| 2.3 微幅波理论 |
| 2.3.1 微幅波条件下的运动基本方程与边界条件 |
| 2.3.2 微幅波运动基本方程的解 |
| 2.4 无限水深微幅波面下水翼产生推力原理 |
| 2.5 船舶CFD基本理论 |
| 2.5.1 控制方程与湍流模型 |
| 2.5.2 自由液面理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 新型组合辅助推进装置敞水性能研究 |
| 3.1 新型组合辅助推进装置方案提出 |
| 3.2 敞水中数值方法与模型验证 |
| 3.2.1 几何模型与网格划分 |
| 3.2.2 造波与消波 |
| 3.2.3 数值计算结果 |
| 3.3 凸起结构对水翼敞水性能的影响 |
| 3.3.1 前缘凸起对水翼平均推力的影响 |
| 3.3.2 前缘凸起分布长度对水翼平均推力的影响 |
| 3.4 随浪运动前缘凸起水翼的敞水性能分析 |
| 3.4.1 波高对前缘全部分布有凸起水翼平均推力的影响 |
| 3.4.2 入水深度对前缘全部分布有凸起水翼平均推力的影响 |
| 3.5 新型组合辅助推进装置数值计算 |
| 3.5.1 网格划分 |
| 3.5.2 新式组合装置的推进性能 |
| 3.5.3 新式组合装置不同入水深度下的推进性能 |
| 3.5.4 新式组合装置不同波高下的推进性能 |
| 3.5.5 水翼与浮子不同间距下的推进性能 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 新式组合辅助推进装置对规则波中船舶推进性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维数值波浪水池建立 |
| 4.2.1 造波与消波 |
| 4.3 规则波中船翼耦合推进模拟 |
| 4.3.1 船翼耦合算例描述 |
| 4.3.2 滑移网格技术 |
| 4.3.3 船翼耦合运动方程 |
| 4.3.4 网格生成 |
| 4.4 数值计算方法与结果分析 |
| 4.4.1 不同波长下船舶推进性能分析 |
| 4.4.2 不同波高下船舶推进性能分析 |
| 4.4.3 不同安装位置对船舶推进性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 新式组合辅助推进装置对船舶波浪增阻和耐波性的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 增阻计算 |
| 5.2.1 辐射增阻计算 |
| 5.2.2 反射增阻计算 |
| 5.3 增阻计算结果 |
| 5.3.1 不同波长下增阻计算结果 |
| 5.3.2 不同波高下增阻计算结果 |
| 5.4 规则波中航行船舶运动响应 |
| 5.4.1 船舶运动坐标系 |
| 5.4.2 船舶运动方程 |
| 5.4.3 规则波中船舶航行姿态分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 I 波高 0.07m 水翼周围涡量云图 |
| 附录 II 相同航速下不同安装位置下水翼运动曲线 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）双体风电运维船尾下沉与阻力及耐波性综合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的理论意义和实用价值 |
| 1.1.1 国内外海上风电场及运维船的发展情况 |
| 1.1.2 选题的意义和价值 |
| 1.2 本课题在国内、外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 船舶尾下沉的研究现状 |
| 1.2.2 船舶阻力仿真的研究现状 |
| 1.2.3 船舶耐波性的研究现状 |
| 1.2.4 综合评价的研究现状 |
| 1.3 课题研究内容与创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 创新点 |
| 第2章 CFD数值仿真与耐波性研究基本理论 |
| 2.1 CFD数值仿真理论 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 自由液面的数值模拟 |
| 2.1.4 控制方程的离散与求解 |
| 2.1.5 网格的划分 |
| 2.2 船舶耐波性理论 |
| 2.2.1 船舶的运动与坐标系的选取 |
| 2.2.2 船舶在规则波中的运动响应 |
| 2.2.3 船舶的波浪增阻 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 双体船尾下沉与静水阻力数值仿真方法研究 |
| 3.1 基本船型及其模型建立 |
| 3.1.1 基本船型简述 |
| 3.1.2 基本船型几何模型的建立 |
| 3.2 双体船尾下沉与静水阻力数值仿真方法研究 |
| 3.2.1 计算域与网格划分 |
| 3.2.2 边界条件与参数设置 |
| 3.2.3 数值计算结果与验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 双体风电运维船阻力和耐波性能数值计算研究 |
| 4.1 双体风电运维船尾压浪板与尾抗扭箱方案 |
| 4.1.1 尾压浪板方案 |
| 4.1.2 尾抗扭箱方案 |
| 4.1.3 尾压浪板与尾抗扭箱组合方案 |
| 4.2 双体风电运维船静水阻力及尾下沉数值计算研究 |
| 4.2.1 数值仿真计算 |
| 4.2.2 各方案静水阻力数值仿真计算结果及分析 |
| 4.3 双体风电运维船迎浪增阻与运动数值计算研究 |
| 4.3.1 数值仿真计算 |
| 4.3.2 各方案对波浪增阻的影响 |
| 4.3.3 各方案对纵摇运动响应的影响 |
| 4.3.4 各方案对垂荡运动响应的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 双体风电运维船方案综合评价及优选 |
| 5.1 船舶设计方案综合评价 |
| 5.1.1 综合评价及优选方法 |
| 5.1.2 综合评价及优选流程 |
| 5.2 基于加权TOPSIS的综合评价模型 |
| 5.2.1 确定评价指标复合权重 |
| 5.2.2 构建加权评价矩阵 |
| 5.2.3 欧式距离的确定 |
| 5.3 双体风电运维船方案优选 |
| 5.3.1 确定方案评价指标复合权重 |
| 5.3.2 相对接近度计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 研究工作总结 |
| 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录1 各方案静水中以服务航速航行时的波形图 |
| 附录2 基本船型在规则波中迎浪航行流场情况 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）三体船运动T型翼控制方法与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 T型翼主动运动控制系统概述 |
| 1.3 船舶纵向运动控制方法国内外研究现状 |
| 1.3.1 被动控制系统研究 |
| 1.3.2 主动控制系统研究 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 2 T型翼主动控制的数学描述 |
| 2.1 问题描述和数学模型 |
| 2.1.1 空间坐标系与规则波描述 |
| 2.1.2 船体运动响应量纲分析 |
| 2.1.3 船体运动和T型翼数学模型 |
| 2.1.4 T型翼水动力性能计算 |
| 2.2 T型翼控制模型 |
| 2.2.1 T型翼控制系统设计思路 |
| 2.2.2 船体纵向运动相位研究 |
| 2.2.3 升力矩控制方程 |
| 2.2.4 控制参数确定 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 T型翼主动控制计算方法 |
| 3.1 T型翼控制时域船体运动的边界积分法 |
| 3.1.1 二维流场速度势及边界条件 |
| 3.1.2 三维船体运动方程 |
| 3.1.3 船体和流体运动动态耦合的求解 |
| 3.2 T型翼主动控制的计算流程 |
| 3.3 数值算例 |
| 3.3.1 计算模型 |
| 3.3.2 计算结果及分析 |
| 3.4 T型翼控制信号分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 三体船规则波中运动与控制试验 |
| 4.1 试验设计 |
| 4.1.1 试验模型 |
| 4.1.2 试验设备 |
| 4.1.3 三体船T型翼控制模型 |
| 4.1.4 试验方案设计 |
| 4.2 试验结果分析 |
| 4.2.1 被动式T型翼作用效果 |
| 4.2.2 时历曲线分析 |
| 4.2.3 主动T型翼作用效果 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 三体船不规则波中运动与控制试验 |
| 5.1 不规则波模拟 |
| 5.2 试验设计 |
| 5.3 试验结果 |
| 5.3.1 垂荡响应 |
| 5.3.2 纵摇响应 |
| 5.3.3 艏加速度响应 |
| 5.4 三体船优选构型分析 |
| 5.4.1 纵向构型分析 |
| 5.4.2 横向构型分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 T型翼对三体船砰击压力影响的数值研究 |
| 6.1 数值模型 |
| 6.1.1 船体模型 |
| 6.1.2 湍流模型 |
| 6.1.3 物理模型设置 |
| 6.2 计算可靠性验证 |
| 6.2.1 时间步无关性验证 |
| 6.2.2 网格收敛性验证 |
| 6.2.3 计算可靠性验证 |
| 6.3 计算结果 |
| 6.3.1 工况设计 |
| 6.3.2 纵向运动计算结果 |
| 6.3.3 砰击压力计算结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）两船并行航行水动力特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本文的研究背景和意义 |
| 1.2 两船水动力相互作用国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 2 基本理论和方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 两船并行运动数学模型 |
| 2.2.1 坐标系 |
| 2.2.2 两船并行运动方程 |
| 2.3 数值计算方法 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 离散方法 |
| 2.4 自由液面的模拟 |
| 2.5 重叠网格技术 |
| 2.6 不规则波中运动响应预报 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 波浪中两船并行航行水动力特性数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 造波方法 |
| 3.3 数值方法有效性验证 |
| 3.3.1 计算对象 |
| 3.3.2 计算域及边界条件的选取 |
| 3.3.3 计算网格 |
| 3.3.4 计算工况 |
| 3.3.5 计算结果及分析 |
| 3.4 数值计算 |
| 3.4.1 计算对象 |
| 3.4.2 计算工况 |
| 3.4.3 计算结果及分析 |
| 3.5 不规则波下运动响应预报 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 波浪中两船并行航行水动力特性影响因素研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 补给工况对两船并行航行水动力特性的影响 |
| 4.2.1 横向位置的影响 |
| 4.2.2 纵向位置的影响 |
| 4.2.3 航速的影响 |
| 4.3 补给船船型尺度对两船并行航行水动力特性的影响 |
| 4.3.1 船长的影响 |
| 4.3.2 船宽的影响 |
| 4.3.3 排水量的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于正交试验法的两船横向补给方案优选方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 正交试验法概述 |
| 5.2.1 重要概念 |
| 5.2.2 主要步骤 |
| 5.2.3 结果分析方法 |
| 5.3 基于正交试验法的两船横向补给方案设计 |
| 5.3.1 试验目标船 |
| 5.3.2 考核指标确定 |
| 5.3.3 因素与水平选取 |
| 5.3.4 正交试验表设计 |
| 5.4 计算结果 |
| 5.5 结果分析 |
| 5.5.1 直观分析 |
| 5.5.2 方差分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
四、舰船在波浪中运动的水动力数值计算方法研究（论文参考文献）
- [1]基于流体粘性等效的船舶纵向运动响应降阶预报方法[D]. 张贺. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]小水线面双体船纵向运动耐波性研究[D]. 牛杰. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]小水线面双体船船型参数化优化设计方法研究[D]. 庄正茂. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]不同船艏首柱角度船体水动力特性研究[D]. 孙丰泰. 青岛科技大学, 2021(01)
- [5]救助船舶运动7DOF数学模型的研究[D]. 张晓磊. 大连海事大学, 2020(01)
- [6]基于多域法的船舶时域非线性水动力分析及大幅运动预报[D]. 周文俊. 上海交通大学, 2020(01)
- [7]船舶新型辅助推进装置水动力性能研究[D]. 张冲. 江苏科技大学, 2020(03)
- [8]双体风电运维船尾下沉与阻力及耐波性综合研究[D]. 高天敏. 江苏科技大学, 2020(03)
- [9]三体船运动T型翼控制方法与试验研究[D]. 孙一方. 大连理工大学, 2020(07)
- [10]两船并行航行水动力特性数值研究[D]. 谭颖. 大连理工大学, 2020(02)