纵向规则波中参数横摇的数值模拟

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1、上海交通大学硕士学位论文纵向规则波中参数横摇的数值模拟姓名：付丽坤申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：许劲松20061201上海交通大学硕士学位论文NUMERICALSIMULATIONOFPARAMETRICROLLINGINLONGITUDIALREGULARWAVESABSTRACTThephenomenonofparametricrollingoccurswhenrollmotionofashipincreasesdramaticallyinashortperiodoftimecouplingwithlargeheaveandpitchmotionsinhea

2、dornearheadwaveswithparticularfrequencies.SomemathematicmodelsbasedonMathieutheorycansimulatetheoccurrenceandmagnitudeofparametricrollingefficiently.InthisresearchthemathematicmodelrecommendedbyITTCwasemployedtosimulatetheparametricrollinginlongitudinalregularwaves.Theempiricalcalculationoftheroll

3、dampingandfastsimulationofnonlinearGM-Variationarepresented.Thenumericalsolutionisthepredictionofoccurrenceandmagnitudeofparametricrolling.TheproposedmethodisappliedtoaRO/ROshipmodeltestedinItalianINSEANmodelbasinandacontainershipmodeltestedinShanghaiJiaoTongUniversity.Thecomparisonbetweenthesimul

4、ationresultsandthetestresultsvalidatestheproposedsimulationmethod.KEYWORDS:parametricrolling;numericalsimulationV上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：付丽坤日期：2007年

5、02月05日II上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：付丽坤指导教师签名：许劲松日期：2007年02月05日日期：2007年02月05日III上海交通大学硕士学位论文第1章绪论1.1研究目的和意义参数横摇是

6、阻尼较小的船在顶浪或接近顶浪的情况下，当遭遇一定频率的波浪时稳性变化较大，伴随着显著的纵摇、升沉运动在短时间内产生很大横摇角的现象。根据大量的理论研究和实验证明，参数横摇在满足以下四个条件时会发生：横摇周期约为波浪周期的两倍；波长近似船长；波高超过定值；横摇阻尼较低。它是一种很危险的谐摇情况。本文提出一种数值模拟方法，可以在设计阶段预报参数横摇是否发生以及发生的幅值，以避免船舶倾覆危险。参数横摇的研究工作在二十世纪30年代已经开始，当时人们主要基于简化的数学模型，对方程进行解析解研究，仅限于理论分析。后来把船的非线性阻尼项和复原力臂项引入，使得研究结果更加接近真实情况。自从1998年10月

7、集装箱船APLCHINA号发生参数横摇事故后，学者研究的重点转向了对参数横摇实际发生情况及其数值模拟的研究，目的是在设计阶段对参数横摇进行预报。本文采用ITTC推荐的参数横摇运动方程，利用经验公式确定方程中的阻尼系数，并用快速模拟法估算横稳性高的变化值，然后数值求解参数横摇方程。本文将上述方法具体应用于一艘滚装船船模和一艘集装箱船船模的参数横摇数据分析，并将分析结果与已有的试验结果进行了对比，验证了其有效性。1.2研究内