静水中并行两船的水动力干扰效应数值研究

[目的]为研究近距并行两船的相互干扰效应对船舶操纵性的影响,[方法]基于RANS方程对静水中并行两船的水动力干扰作用进行数值模拟,分析两船在不同横向间距、纵向间距和航速条件下阻力、横向力、纵向力及摇艏力矩的变化规律,并在此基础上进一步阐述各种干扰力成分在两船水动力干扰中的变化及贡献比例。[结果]研究结果表明,两船所受横向力在纵向间距为0(即中对中)时最大,表现为吸引力;随着横向间距的增加,相互作用效应减弱,横向作用力最大降幅达到50%以上。纵向间距对摇艏力矩的影响较大,两船在进入与驶离补给阵位时,所受摇艏力矩使两船艏艉相互接近,此时容易发生碰撞。在低速状态下可以忽略航行兴波对两船相互干扰的影响,而高速航行时则不容忽略。[结论]所得结果可为研究两船操纵运动时相互作用力数学模型的构建奠定基础。

基于移动脉动线段源格林函数的波浪中并行两船耦合运动数值研究

在三维频域势流理论框架下,使用移动脉动源格林函数构建边界积分方程求解速度势,建立了波浪中并行两船耦合运动的计算模型。为避免数值不稳定,采用解析公式计算格林函数在水平线段上的积分(命名为移动脉动线段源格林函数),以此来求得积分方程中的影响系数。在此基础上,自主开发规则波中两船航行时运动响应的数值计算程序。通过对单船在波浪作用下摇荡运动的模拟,验证了该程序的可靠性。然后对处于不同纵向相对位置的护卫舰和补给舰在规则波中迎浪航行时的耦合运动进行计算和分析。计算结果显示,论文方法的数值结果与试验值吻合良好。与脉动源格林函数法和基于纯数值求积公式的移动脉动源法相比,精度更高且更为稳定。两船间的水动力干扰对其中排水量较小的船影响更为显著,但这种影响随着两船纵向相对距离的增大而减弱。