船舶三维水动力脉冲响应函数模拟策略及运动响应分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船舶三维水动力脉冲响应函数模拟策略及运动响应分析硕士研究生：郜振纲指导教师：段文洋教授学科、专业：力学论文主审人：马山教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船舶三维水动力脉冲响应函数模拟策略及运动响应分析硕士研究生：郜振纲指导教师：段文洋教授学位级别：工学硕士学科、专业：力学所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:AD

2、issertationfortheDegreeofM.EngSimulationStrategyandMotionResponseAnalysisofShip's3DHydrodynamicImpulseResponseFunctionCandidate:GaoZhengangSupervisor:Prof.DuanWenyangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicsDateofSubmission:December.20

3、17DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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。作者（签字）：日期

4、：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位

5、12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日船舶三维水动力脉冲响应函数模拟策略及运动响应分析摘要波浪中船舶的运动时域预报是船舶水动力发展趋势之一，是当前船海工程领域的研究热点。然而目前国内还没有拥有自主产权的水动力耐波性计算软件。本文基于“数值水池”技术研发团队提出的脉冲响应函数与泰勒展开边界元相结合的方法对船舶水动力与运动进行数值模拟，该方法利用时域脉冲响应函数方法，在同一浪向工况下只需计算一次脉冲响应函数，大大提高了计算效率；并利用泰勒展

6、开边界元解决了传统的Rankine源方法时域模拟船舶运动存在步进不稳定性问题。本文进行了如下的研究工作：1.给出了有航速下船舶在波浪中运动的定常势与非定常势的定解问题数学表达式，建立了三维水动力脉冲响应函数求解定解问题，然后应用泰勒展开边界元方法求解边界积分方程。为之后的数值模拟提供理论基础。2.以WIGLEY-A型船、WIGLEY-B型船以及S175船为例子，对船舶水动力系数（附加质量系数和兴波阻尼系数），F-K力和绕射波浪力脉冲响应函数进行计算，并与其他方法计算结果做对比，验证了水动力脉冲响应函数计算的正

7、确的。3.以WIGLEY-A型船、S175船与KCS船为例分析了以下参数的敏感性，包括NK假设与DB假设的选取；空间类离散参数：计算域的大小、自由面与匹配面网格密度、物面网格密度；时间类离散参数：脉冲响应函数计算总时间、脉冲响应函数时间的步进步长。总结出一套无因次化的设置参数。同时对前两个船型设置不同船速计算验证该套参数对不同船速同样适用。4.应用上文中总结归纳出的适用于不同船型不同航速下的一套无因次化设置参数计算了S60船、KVLCC2船与WIGLEY-B型船并与试验值做对比，计算结果贴合试验值。其中WIG

8、LEY-B型船的计算结果与MasashiKashiwagi的计算结果做对比，无论是船舶水动力系数还是船舶运动本文计算结果均优于后者，验证了本文计算方法的先进性。关键词：泰勒展开边界元法；脉冲响应函数；船舶运动；水动力系数哈尔滨工程大学硕士学位论文船舶三维水动力脉冲响应函数模拟策略及运动响应分析ABSTRACTTimedomainpredictionofshipmotioninwavesisoneof