采用Green-Naghdi方程和有限元法计算浅水船波

采用波动方程 /有限元法求解 Green-Naghdi ( G-N)方程计算船舶在有限水深区域的兴波和波浪阻力。把行驶船舶对水面的扰动作为移动压力直接加在 Green-Naghdi方程里 ,以描述运动船体和水面的相互作用 ,并以此来计算水面波动、船底水动压力和波浪阻力。G-N方程比浅水方程增加一个非线性的频散项 ,以补充有限水深对浅水船波的影响。采用随船运动网格的有限元法 ,以 Series 60 CB=0 .6船作为算例给出浅水船波的计算结果 ,并与浅水方程的结果进行了比较。计算结果表明 ,当船速小于临界速度时 ,由于频散的影响 ,G-N方程给出的船后尾波波高比浅水方程的结果大 ,同时波浪阻力也比浅水方程的结果有所提高。当船速大于临界速度时 ,G-N方程的计算结果与浅水方程基本相同 。

浅水域中多船编队航行时的船波干涉

以Green-Naghdi(GN)方程为基础,采用波动方程和运动网格的有限元法研究多船在浅水域中集体航行时的波浪干涉特性。把运动船舶对水面的扰动作为移动压强直接加在GN方程里,以描述运动船体和水面的相互作用。GN方程合理地考虑非线性和频率散射对浅水船波的影响。以Series60 CB=0.6船体为算例,给出两船并行、前后跟随、三船品字形编队航行时的波浪干涉图形,波浪阻力及侧向力的数值分析结果。计算结果表明:1)当两船并行时,两船承受侧向吸引力,同时波浪阻力稍有增加。2)当两船前后跟随时,两船的波浪阻力都减小。3)当三船品字形航行时,前船的阻力减小,后船的阻力增加,同时后面两船的吸力减小。

浅水域中两船交错运行时的非定常波浪干涉

本文以Green-Naghdi(G-N)方程为基础,采用波动方程/有限元法计算两艘船舶在浅水域交错运动时的非定常波浪干涉特性。把运动船舶对水面的扰动作为移动压强直接包含在Green-Naghdi方程里,以描述运动船体和水面的相互作用。本文以S60CB=0.6船为算例,给出在两艘船交错运动时,自由面波高,波浪阻力及横向力的变化特征。计算结果发现,当两艘船船首接近时,波浪阻力增加。接着,两艘船船身相向平行航行时,阻力减少。两艘船船尾相遇时,波浪阻力又增加。最后随着两船的远离,波浪阻力趋于正常。两船之间的侧向力呈现相似的变化规律。两船先承受横向排斥力,接着相互吸引,尔后又排斥。最后两船远离,横向力消失。计算结果表明,在两船间距较小和船速较大时,两船间的吸引力相当显著,应该予以充分重视。