三维浮体二阶辐射问题的实时模拟

采用二阶时域理论对任意三维物体的非线性波浪问题进行了研究。对自由表面边界条件和物面边界条件进行了Taylor级数展开 ,Stokes摄动展开用于建立相应的一阶和二阶边值问题 ,而且此边值问题的计算域不随时间变化。使用基于B -样条的边界元方法计算每一时刻的二阶波浪场 ,二阶自由表面边界条件在时间上进行数值积分。在自由表面加一个人工阻尼层以避免波浪的反射。对二阶物面边界条件采用数学手段 ,推导出一个没有二阶空间导数的表达式 ,以便于计算。本文对强迫正弦垂荡和纵荡运动的截断圆柱进行了计算 ,讨论了漂浮结构的二阶水动压力影响 。

含入射波时任意三维浮体之全非线性流场模拟

应用DELTA方法之数值模型于仿真分析船舶在有入射波海域航行时的流场 ,并对该运动所产生的波形加以分析。DELTA方法的特点是将所有奇点布置于计算区域之外 ,相对于传统做法而言 ,程式的复杂度减低 ,运算过程所需的时间亦减少。文中使用造波器来仿真真实海面之波浪情形 ,来仿真海面的波浪。当三维入射波被导入计算区域之中后 ,即可以此数值模型仿真船舶航行于类真实海面的情形 ;最后将船体的波形与相关文献进行比较 。

基于粘性无反射数值波浪水池研究波浪作用下双浮体共振问题

对于存在小间隙的双浮体系统在波浪作用下的共振问题,传统的势流模型由于忽略了流体粘性的影响,往往会严重高估共振现象。鉴于此,论文通过在不可压缩粘性流体的N-S方程中添加质量源项和阻尼项,建立了粘性无反射数值波浪水池,并基于此数值水池对不同频率波浪下的二维和三维双方箱形浮体的水动力特性进行模拟研究。结果表明,对于二维双浮体,论文方法能够准确地对间隙内的波高、作用在浮体上的波浪力及其共振频率进行预报;在共振频率附近,传统势流模型忽略了粘性的影响,相比论文方法会高估间隙内的波高以及波浪力。对于三维双浮体,势流和粘流结果的差异明显小于二维时两者的差异。对比二维和三维结果可以发现:二维双浮体受到的水平和垂向波浪力均存在强烈的共振现象;而三维双浮体受到的垂向波浪力不存在共振现象,而是随入射波频率的增加而单调递减。

半无限开敞水域船舶水动力系数问题研究

在解决三维浮体靠泊的水动力问题时,正确处理浮体和壁面之间的相互作用是分析计算的关键所在。运用边界元法和叠加格林函数法对箱型浮体的靠泊问题进行求解,通过与SESAM软件对比分析浮体水动力系数的结果,验证这种方法编写的程序计算结果的精确度。并通过改变浮体与壁面之间的距离,计算壁面对三维浮体的影响,并对计算结果进行分析。