片体干扰对三体船附加质量和附加惯性矩的影响研究

基于三维Rankine源方法,进行三体船附加质量和附加惯性矩计算,分析了片体干扰对三体船附加质量和附加惯性矩的影响,为三体船操纵性预报奠定基础。通过对圆球、椭球附加质量和附加惯性矩的计算,以及对三体船附加质量和附加惯性矩定性规律的分析,说明了文中方法的可靠性。研究表明,片体干扰对三体船附加质量和附加惯性矩有一定影响,但并不十分明显,且这种影响随着间距的增大很快衰减。

基于边界元法的带空泡航行体的附加质量研究

采用边界元法计算了水下航行体在不同空化数下的定常轴对称空泡形态及流场。考虑航行体在此定常基本流中作刚体微幅振动,基于船舶有航速辐射水动力的计算方法,在频域中计算了带局部空泡航行体的轴向、横向和转动附加质量(惯性矩)。研究了带空泡附加质量与振动频率的关系。高频时,各附加质量分量都趋于定值;低频时,附加质量随频率迅速变化,其中轴向附加质量甚至变成负值。针对这种特殊的现象,从含有空泡面的流场对航行体非定常扰动的响应特征出发,给出了一种解释。

半潜平台湿拖作业时横摇水动力特性数值研究

针对半潜平台湿拖作业中的横摇问题进行数值研究,结合雷诺时间平均Navier-Stokes方程和流体体积函数法建立半潜平台强迫横摇数值模型,并通过模型实验验证了数值模型的准确性。通过静水和航速为5kn时的强迫横摇水动力矩的滞后回线研究了横摇频率和航速对水动力矩滞后效应的影响,计算了半潜平台横摇附加惯性矩和阻尼,分析了半潜平台横摇时不同位置涡的分布和航速对流场的影响。研究结果对半潜平台的设计和拖航运输具有指导意义。

破损船舶横摇水动力系数特性及插值方法研究

在破损船的稳性研究中,常采用建立破舱船舶横摇运动方程的方法计算其在波浪中的横摇响应。为了保证计算的准确性,需确保横摇运动方程中横摇水动力系数的准确性。破损船的横摇水动力系数随横摇幅值和横摇频率的变化而发生改变。文中通过分析破损船横摇水动力系数的特性,提出1种快速预报方法,预报不同横摇幅值与横摇频率下的水动力系数。以破损舰船DTMB-5415为研究对象,采用CFD方法模拟多个横摇幅值和横摇频率工况下的强迫横摇运动,回归得到破损船附加惯性矩与阻尼系数。以CFD计算的横摇水动力系数作为样本点,采用线性插值方法与样条插值方法构建水动力系数数据库。将预报得到的水动力系数值与基于CFD方法得到的水动力系数值进行对比,分析了样本点间隔以及2种插值方法对计算精度的影响。阻尼系数随横摇幅值增加基本呈现递增的趋势,而附加惯性矩随幅值变化的趋势表现出较为明显的非线性特征。2种插值方法构建的水动力数据库基本能反映横摇水动力系数随横摇幅值变化的特点。综合考察水动力系数特征、样本点间隔对水动力数据库精度的影响,横摇水动力数据库推荐采用横摇幅值样本点间隔为5°的三次样条插值方法构建,与CFD计算结果的平均误差和最大误差分别约为6%和11%,表明提出的插值方法能有效地预报破损船的横摇水动力系数。