分享到:

船舶运动与波浪载荷计算的非线性方法研究

结构强度计算方法的不断进展对外载荷计算提出了更高的要求。本文工作的主要目的是为船体部分舱段或全船结构有限元分析以及船体强度估算提供一种实用、合理的外载荷计算方法。基于目前造船界广泛应用的切片理论做进一步的改进和完善是本文的核心内容,主要开展了以下几部分工作:1.关于二维扰动流场的求解:将通常仅适宜求解具有对称形状二维物体扰动流场的多极展开法(保角变换方法)扩展至非对称形状二维物体,给出了任意形状二维物体的辐射和绕射流场的速度势及水动压力的频域解,进一步扩大了多极展开法的实际应用范围。2.关于线性切片理论:线性切片理论本身已经发展成熟,但已有的基于线性切片理论的船舶运动与波浪载荷预报软件系统存在着某些不足之处,在短波长情况下,往往不能给出合理的结果。本文提出了一些针对性的改进措施,使之在短波长情况下也能给出满足工程需要精度的结果。这里提出的改进措施无论对非线性方法还是线性方法都具有普遍意义,目的是为了提高数值计算的精度。3.关于水  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

高速船舶运动与波浪载荷计算的二维半理论研究

高速船舶运动和波浪载荷响应计算方法研究对于高性能船舶的耐波性预报和船体结构设计具有重要意义。近几年发展起来的二维半理论特别适合于排水型高速船舶运动和载荷响应预报。二维半理论定解问题在自由面条件中保留了高速船舶流体动力计算最为重要的航速效应;同时定解问题满足二维控制方程,仅需在各个船体横剖面上求解拉普拉斯方程,计算效率大大高于三维有航速方法。本文围绕应用二维时域格林函数方法求解二维半理论定解问题,对高速船舶的水动力特性、运动和载荷响应进行了计算,同模型试验结果和S.T.F.方法进行了比较研究。本文目的是考察该方法在高速船舶水动力预报上的适用性,促进其应用于工程实际。本文主要在以下几个方面开展了工作。1.在前人应用时域格林函数方法求解高速船垂向运动的二维半定解问题基础之上,本文进一步应用该模型求解斜浪中高速单体和多体船的运动响应和波浪载荷。经过数值比较分析,本文提出了一种稳定的水动力系数计算格式,避免了速度势数值微分带来的数值误差,...  (本文共197页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国舰船研究院
中国舰船研究院

三维时域非线性波浪载荷计算方法研究

艏艉部有大外飘的船舶高速航行时,其遭受的波浪载荷呈现明显的非线性。线性势流理论无法反映出这些非线性特性,有必要对非线性势流理论展开研究。诸多文献研究表明,物面变化给载荷带来的非线性是相当重要的,基于此本文采用了一种考虑静水恢复力和入射力非线性的计算方法。该方法将静水恢复力和入射力沿船体瞬时湿表面积分,而辐射力和绕射力沿船体平均湿表面积分。该方法相当程度上反映了载荷的非线性特性,不需要每一时刻重新划分网格,格林函数只需计算一次,计算效率较高。本文采用混合源法求解船体表面的速度势,该方法同时使用了Rankine源与自由面格林函数。Rankine源的计算采用了区分近场和远场的方法;自由面格林函数的计算比较复杂,本文采用了级数/渐进展开的方法进行计算,并给出了具体算例。分别采用时域线性方法、时域非线性方法和WASIM软件对一艘集装箱船和一艘散货船进行了波浪中运动和载荷预报。计算结果表明,小波高下非线性方法和线性方法计算结果基本一致。另外...  (本文共107页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

基于高阶面元的浮体运动与波浪载荷计算方法

本文以势流理论为基础,应用基于非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline,简称NURBS)的边界元法,在频域内,对船舶和海洋结构物的线性、二阶运动响应和波浪载荷进行计算;在时域内,结合浮体和系泊缆索的非线性响应计算方法,建立了浮体和系泊系统的耦合分析方法。首先建立了基于NURBS的边界元方法。对NURBS技术做了多方面的改进,并应用到复杂海洋浮体的构型和湿表面网格划分,结果表明,改进的NURBS技术,能够生成高质量的浮体外形和湿表面网格,而且效率很高。为应用扩展的边界积分方法去除不规则频率,在上述网格生成方法基础上,提出了进一步的网格改进措施。基于三维线性势流理论,应用基于NURBS的边界元法,在频域内建立了求解浮体线性运动响应和波浪载荷的理论模型,并采用扩展的边界积分方法消除不规则频率现象。对频域内海洋浮体的一阶运动响应、一阶波浪力进行了计算,并与模型试验结果进行了对比分析,验证了基于NURB...  (本文共171页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

钻井船波浪载荷研究及应用

随着全球范围对油气资源需求量的日益增加,人类对资源的开采已逐渐向深海推进。钻井船是中部开有月池开孔的特殊结构船舶,由于其机动性强,可变载荷大等优点,已经成为深水油气资源开发的主力装备。结构强度安全性是确保服役期间正常工作的基本前提条件,而波浪载荷的合理确定对结构设计安全性起着关键作用。本文通过对钻井船波浪载荷的分析研究,以期得到钻井船波浪载荷的分布特征,为船体结构强度校核提供合理的波浪载荷条件。具体研究了以下主要内容:首先,根据船体型线图,建立目标钻井船湿表面模型和质量分布模型。基于P-M波浪谱和北大西洋波浪散布图,使用SESAM软件系统中的Wadam和Postresp模块对钻井船无航速时两种装载状态下的线性波浪载荷进行长期预报。将计算结果与波浪载荷规范值进行比较。建立无月池开孔的钻井船湿表面模型。根据取消月池开孔后所增加的浮力调整质量模型,使两种模型的浮态保持一致,再利用Wadam、Postresp程序对目标船在无月池开孔的情...  (本文共109页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

非线性波浪载荷作用下多种应力成份组合的船体结构疲劳强度分析

随着船舶结构疲劳强度的问题日益突出,对船体结构主要失效模式之一的疲劳破坏的研究也就成为当前的一个热点研究方向。本文的主要目的是研究非线性波浪载荷作用下多种应力成份组合的船体结构疲劳损伤计算。为此,文中着重在下列几个方面进行了探讨。首先,采用切片理论计算作用于船体结构上的线性波浪载荷(包括剖面弯矩及水动压力),按照谱分析法得到各个短期波浪诱导总应力(包括总弯曲应力及局部弯曲应力)范围的短期分布,应用S-N曲线和线性累积损伤理论分析船体结构在线性波浪载荷作用下多种应力成份组合的疲劳损伤。并在此基础上提出了在寿命期中对各工况分别引入一个等效规则波和对长期引入一个总的等效规则波这二种计算在线性波浪载荷作用下多种应力成份组合的船体纵向构件疲劳损伤的简化方法。其次,在时域内计算船体总纵弯曲时的非线性波浪载荷,并考虑到船体的局部弯曲,由此得到包含多种应力成份的应力时历。对该应力时历进行雨流计数,并经统计分析获得应力范围和平均应力的二维联合概率...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>