船舶上浪预报中甲板上浪的统计分析

本文从船船和波面的垂向相对运动预报出发，从统计意义上给出表征上浪严重程度的甲板上浪的定量分析，进而为预报敞口集装箱船进水量提供依据。在上浪延续时间的分布函数计算中改进了以往的计算方法。

水面舰船迎浪航行时大幅运动预报的切片算法

将预报船舶运动和波浪载荷的切片理论加以扩展，应用于有限深水中船舶迎浪航行时大幅纵向运动和波浪载荷的时域求解。预报结果体现出考虑了湿表面及化后引起的船舶运动和受力的非线性性质。本计算方法简便、实用，适用于船舶纵向大幅运动预报。

摇板式造波机生成的长峰规则波

利用特征函数展开法对摇板式造波机作周期运动生成的长峰规则波流场作了二阶分析 ,得到了速度势和波形二阶解的解析表达式。通过对二阶波传播模式的分析 ,确定造波机响应特性曲线 (一阶波幅摇幅比 )和规则波最大波高曲线 ,给出能在水池中生成二阶意义上纯正的Stokes波的造波机运动形式。上述有关造波特性的理论分析是研制造波软件 ,确保在水池中生成高品质Stokes波的基础 ,具有重要的应用价值。

水深对船舶运动和波浪载荷的影响

本文利用简单Green函数法计算二维水动力，特切片法用于有限深水中船舶运动和波载的计算。对实船试算了迎浪航行时几种不同航速和水深的组合，计算结果（垂荡和纵摇响应、舯弯矩和钟前1／4船长处剪力）表明水深的显著影响。水深变浅，垂荡和纵摇响应峰值变小，弯矩和剪力变大，航速越大水深的影响越显著。

方艉舰船及加装尾板的兴波阻力计算

本文给出方艉舰船兴波流场和阻力的实用计算方法，并用于加装尾板的情况，可以计算方艉舰船在加装尾板后的兴波阻力、尾流场，以及尾板长度、反角等因素变化导致流场及阻力上的差异，从而对尾板的设计方案从数值计算的角度作出比较。

Stokes波在铅垂圆柱上绕射的二阶分析

在势流假设下,利用摄动原理,求解 Stokes 波中铅垂圆柱的二阶绕射势,得到完整的二阶波浪压力和波浪力。根据铅垂圆柱的几何特性,采用两种求解方法。一是直接利用外场解析表达式求解;二是设置控制面,外场用解析表达式,内场用简单 Green 函数方法求解。两种方法得到的结果吻合良好,验证了计算方法的有效性,可为求解任意三维物体的二阶绕射问题提供参考。

求解三维物体波浪荷载的边界元模型

建立了求解规则波中任意形状三维物体绕射问题的边界元模型。设置辐射面将流场分为内、外场,外场中的绕射势用特征函数展开式解析表达,内场则由边界积分方程求解,所取的Green 函数为简单的1/r 形式。内场边界采用四边形面元和轴对称面元混合布置的划分方式,轴对称面元上奇点强度沿周向为Fourier 级数展开的高次分布,提高了求解三维绕射问题的精度和效率。经与直立圆柱绕射的线性理论解比较,验证了数值方法的可靠性。利用谱分析原理,将规则波中的结果拓展,得到多向不规则波中绕射物体所受波浪力的统计特性。

摇板式造波机所造二维波的完全非线性解

本文采用边界积分方程的时间步进法对摇板式造波机所造二维波的波形及摇板所受水动力矩求完全非线性解。对于自由面和摇板交点处自由面条件和物面条件的相容性作了专门的考虑。在弱非线性情况下，规则波时域非线性解的计算结果与频城二阶解及时域线性解作了比较，验证本文的数值方法是可行的。

轴对称面元上分布奇点在无界域中的诱导速度势和诱导速度

本文给出分布在轴对称面元上的奇点在无界域中的诱导速度势和诱导速度计算公式,奇点分布强度在轴向和径向采用高斯分点离散,周向采用富氏级数离散。用这种离散方法计算轴对称面元上分布奇点的诱导势和诱导速度,提高了计算效率和精度,可供用边界元方法求解势流问题时参考。

多个同频摇荡剖面引起的水面波辐射

在内场中使用简单Green函数的边界元方法与外场的速度势特征函数展开式相结合,用于求解多个同频摇荡剖面引起的水面波辐射问题的频域解· 方法适用于外场为定深的水域以及内场的复杂边界条件,各剖面的摇荡模态、幅值和相位可以互不相同· 利用摄动展开完整地求解了流场的二阶速度势和各个剖面所受的一、二阶水动力· 与单个剖面的情况相比,数值结果证实了多个剖面辐射引起的诸如水波共振和负附加质量等水动力干扰现象,这对于多体结构的锚泊系统和其它海洋工程设施的设计是很重要的·

直立摇板简谐摇荡造二维波时所受水动力矩的频域二阶解和时域线性解

本文给出直立摇板简谐摇荡造二维波时所受水动力矩的频域二阶解和时域线性解的解析表达式,可供估算摇板式造波机设计功率时使用,也可为摇板所受水动力矩时域非线性数值计算提供比较的依据。

零均值、窄带高斯过程的过阀特性

对工程实际中经常遇到的零均值、窄带高斯过程过阀问题的统计特性作了系统的讨论 ,包括过阀概率、过阀平均次数、平均过阀延续时间和平均过阀幅值· 提出了一种新的数值方法来计算平均过阀延续时间 ,该方法简单明了、使用方便· 定义了一种度量过阀严重程度的新指标 ,称为“过阀强度” ,等于单位时间过阀平均次数、平均过阀延续时间和平均过阀幅值三项乘积与阀值之比· 大量的随机过程和阀值的组合计算结果表明 ,过阀强度仅仅与过阀概率有关 ,而与阀值大小、随机过程的谱密度无关 ,该规律深入地揭示了过阀特性的内在联系·

水面波动问题频域三阶解的一个实例(之二):三阶波形和水动力的求解

针对定深水域中一块直立推板简谐运动引起水面二维波动的问题,在论文[1]已给出速度势三阶解表达式的基础上,本文进一步求取波形和推板所受水动力的三阶解.通过与二阶解及完全非线性解的比较,分析了三阶解在非线性解中的地位和作用.

水面波动问题频域三阶解的一个实例(之一):三阶速度势的求解

本文对定深水域中一块直立推板简谐运动引起水面的二维波动作三阶分析和计算,求出流动速度势的三阶解,并对三阶量的组成及求解方法进行讨论和分析。

方尾舰船兴波阻力计算及其应用

本文开发了一种兴波阻力的计算方法，主船体采用Ｄａｗｓｏｎ方法计算，方尾后流域的特征有所不同，必须对Ｄａｗｓｏｎ的数值方法加以扩展，即考虑未浸水方尾的边界条件。计算结果表明该数值模型能够反映方尾对流场和阻力的影响，兴波阻力和波形的计算结果表明，它与试验结果吻合良好，说明对于方尾船，本研究所采用的基本理论和数值模型是可行的。本文还利用该方法计算了多方案的尾板兴波阻力，利用这些结果进行尾板优化设计，取得了良好的成效。

一种消除水动力求解中不规则频率影响的边界元法

本文提出一种扩展积分方程方法 ,用于消除浮体剖面水动力系数计算中不规则频率的影响。这种边界元方法采用源 -偶混合分布 ,除了在物体表面分布奇点外 ,在物体内部水线面上也分布奇点。所提出的积分方程有唯一解 ,从而完全消除了不规则频率的影响。

高速细长体理论在双体船运动计算中的应用

给出一种基于高速细长体理论的预报排水型双体船在波浪上运动性能的数值方法。在高速细长体理论的定解条件中,自由面条件是三维的,而控制方程和物面条件则是二维的,所以高速细长体理论常被称为二维半理论。采用时域自由面Green函数将定解问题转化为物面上的积分方程,进而求解水动力系数和船舶运动方程。对NPL系列双体船型的运动性能作了理论预报,并与实验结果和用切片法的理论预报结果作了比较。比较结果表明,高速细长体理论的预报结果与试验结果相当接近,而切片理论运用于双体船时,由于受到纯二维假定的限制,在某些离散频率出现水动力干扰现象,导致运动预报偏离试验结果。

有限水深二维绕射问题的二阶速度势和水动力

本文给出有限水深二维物体二阶绕射势在外域中的解析表达式，从而准确满足二阶绕射势的辐射条件。二阶绕射势在内域自由表面上的边界条件则由一阶势的数值微分求得。然后对内域用简单Ｇｒｅｅｎ函数法求得二阶绕射势。本文对二维浮体和潜体在不同水深和潜深情况下的绕射问题进行了计算，求得了二阶绕射势和二阶定常及倍频波浪力。

摇板式造波机所造二维规则波波形的频域二阶解

本文给出摇板式造波机所造二维规则波波形在频域中的二阶摄动解.结果表明二阶波包括三部分,第一部分是定常波,第二部分是波数为一阶波数二倍的进行波,第三部分是二阶波数对应的进行波.前两部分与一阶波一起组成了二阶Stokes波,后一部分体现了摇板对流场的二阶响应,其传播速度比Stokes波慢.由于两部分二阶进行波的波速不同,在水池中距摇板不同距离处测得的波形是不同的.实际造波试验证实了上述结论.

摇板式造波机所造二维规则波的数值模拟

本文对摇板式造波机所造二维规则波的波形在频域中求线性解和二阶解,并在时域中求线性解和非线性解.几种模拟结果相互得到验证,不仅对波形的非线性性质和传播特性有了清晰的认识,也证明了各种模拟途径的理论分析和数值方法的正确性.