迎浪航行时船舶垂荡纵摇运动建模与仿真

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1、密级分类号：５１单位代码ｍＵＤＣ：乂是洛事乂拿鐵、１戸３０日全日制学术型硕±研究生学位论文硕±学位论文迎浪航巧时船舶垂荡纵摇运动建模与仿真侯圣贤指耳教师任俊生教授申请学位类别工学硕±学科（专业）名称交通信息工程及控制学位授予单位大连海事大学２０巧年１月■－■．分类号密级ＵＤＣ单位代码１０１５１大连海事大学硕古学位论文迎浪航巧时船舶垂荡纵摇运动建模与仿真侯圣贤指导教师任俊生职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学硕±学

2、科（专业）交通信息工程及控制论文完成日期２０１４年１２月答辩日期２０１５年１月４日答辩委员会主席《矣凌ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎＳｈｉｐＨｅａｖｅａｎｄＰｉｔｃｈＭｏｔｉｏｎｓｉｎＨｅａｄＳｅａｓ乂化ｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｐｑｇＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｙＨｏｕＳｈｅｎｘｉａｎｇＴｒａｆｆｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｉｎ

3、ｅｅｒｉｎ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ（ｇｇ）ＴｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＲｅｎＪｕｎｓｈｅｎｇＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１４大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明：本论文是在导师的指导下，本人郑重声明，独立进行研究工作所取得的成果撰写Ｕ＂成博／硕ｉ学位论文迎浪航行时船舶垂荡级摇运动建横与仿真。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：

4、駐装学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研巧生学位论文的规定：，即大连海事大学有权保留并向国家有关部ｎ或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可将本、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》（中国学术期刊（光盘版）电子杂志社）、《中国学位论文全文数据库》（中国科学技术信息研巧所）等数据库中，并Ｗ电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后

5、遵守此规定。本学位论文属于：保密□在解密后适用本授权书。年＂＂不保密（请在上方框内打Ｖ）论文作者签名：秩臺喪导师签名：斯疋呼＾日期：弘古年Ｉ月午日摘要摘要船舶垂荡和纵摇运动是耐波性研究的重要内容，高精度、实时解算的船舶垂一荡和纵摇运动数学模型是挪威船级社对航海模拟器行为真实感的要求么。本文应用普通切片理论对船舶在迎浪规则波中的垂荡和紙摇运动进行研究，构建船舶垂荡和纵摇运动数学模型并进行数值解算和实时可视化仿真。主要包括！＾下几个方面的工作：１。．利用普通切片理论建立迎浪规则波中船舶运动数学模型根据流体力学的原理，分析船舶在迎

6、浪规则波中做垂荡和纵摇帮合运动时的受力情况，得到船舶垂。荡和纵摇运动模型，并给出了求解模型中各项系数的公式２．利用田才图谱获得整个船体的水动力系数和波浪扰动力。首先根据船舶无因次水动为质量和无穷远处波幅与切片附近振荡幅值比，计算船舶各站面的水动力系数和波浪扰动力，再结合辛普生积分法对求得的各站面附加转动惯量、附加质量、阻尼系数和波浪扰动力等进行数值积分，从而得到整个船体的水动力系数和波浪扰动力。３－．根据Ｓ１７５标准集装箱船的试验数据验证船舶垂荡和纵摇运动数学模型的准确性。ＷＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ２０１０为开发工具，编写求解附加质量、阻尼系数和

7、波浪扰＋＋ｕｎｅ－动力的Ｃ程序，并利用四阶ＲｇＫｕｔａ法设计对所构建的垂荡纵摇运动数学模型进巧解算的程序－，实现了ＳＨ５标准集装箱船在不同航速、不同波浪频率、不同波幅的条件下的实船模型解算。模型的解算结果通过两种方式进行验证，先是将解算结果在Ｍ組油中比较试验数据和仿真数据的历时曲线，二是将模型集成到航海模拟器视景系统，所建，实现了船舶垂荡纵摇运动的实时动态仿真。结果表明立的船舶垂荡和级摇模型具有较高的精度，并可应用于航海模拟器中。