舰船顶浪遭遇畸形波的波浪水池数值模拟研究.pdf

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1、舰船顶浪遭遇畸形波的波浪水池数值模拟研究张永胜张本辉2蔡烽2王骁2薛亚东2李东2(1．海军大连舰艇学院训练部大连116018；2．海军大连舰艇学院航海系大连116018)[摘要]畸形波对船舶航运极具威胁，已引发多起海上事故，因此有必要对舰船遭遇畸形波进行数值模拟。基于长峰波随机海浪模型，在相位调制生成畸形波的同时考虑了舰船航速的影响，可以对舰船在顶浪航行定时定点遭遇畸形波的非线性波浪环境进行建模，利用CFD生成数值波浪水池，并对畸形波生成过程中畸形参数、峰度、陡度的变化以及速度分量随深度的变化进行分析，从一定程度上反映畸形波的演化特性，并验证数值模拟的有效性。[关

2、键词]畸形波；数值波浪水池；数值模拟；相位调制[中图分类号]U661．71[文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2016)02—0025—06⋯Wavet●anK■nUmerl●CaI●Sl●mUI■aUJ●0n0tnSi’l1■]}Sl●nn●ean1SeaenC0UnterlngtreaRWaVeSZHANGYongshengZHANGBen．huizCAIfengzWANGXiaoXUEYadongLlDong(1．DepartmentofTraining，DalianNavalAcademy，Dalian116018，China；2．Depart

3、mentofNavigation，DalianNavaIAcademy，Dalian116018，China)Abstract：Thefreakwaveisagreatthreattoshipping．andhascausedmanymarineaccidents．Itisnecessarytocarryoutthenumericalsimulationofshipsencounteringfreakwaves．Basedonthelong—crested(unidirectiona1)randomwavemodel，freakwaveisgeneratedbyt

4、hephasemodulationsynchronouslyconsideringtheinfluenceofshipspeed．Thenthenonlinearwaveenvironment，whichsimulatestheshipsencounteringfreakwavesattheappointedtimeandthepositioninheadwaves，canbenumericallymodeled．Thenumericalwavetankthatisgeneratedbythecomputationalfluiddynamics(CFD)canan

5、alyzethevariationofthefreakparameters，peakandste印ness，andthevelocitycomponentsvariedwithwaterdepth．ItCanreflecttheevolutioncharacteristicsofthefreakwavestosomeextent，verifyandvalidatethenumericalsimulation．Keywords：freakwave；numericalwavetank；numericalsimulation；phasemodulation引言短，但出现

6、的偶然性和巨大的破坏性，对船舶航运和海洋工程结构物等极具威胁。因此越来越引畸形波是海洋中高且陡的大波，其持续时间很起人们关注，其发生机理及工程应用问题已成为当／／二————～_～～～————————一／／前物理海洋学界和船舶水动力学界的一个研究热1数学模型点。越来越多的记录中提到舰船遭遇畸形波的现象，对这样的情形进行建模研究是非常必要的，进当模拟舰船遭遇畸形波时候，需要尽可能使模而合理地预报舰船的极限载荷与响应，旨在评价舰拟的海况接近于真实，海上兴起的实际波浪通常是船遭遇畸形波的风险情况以及完善现有的船舶设短峰非规则波。Tromans等人认为畸形波海况计和操纵规范

7、、进而保障舰艇航行安全，其中较为可以近似为长峰波，Faulkner和WilliamslL8将其描关键的一点就是生成舰船遭遇畸形波的(数值)波述为“水墙”。因此，本文基于长峰不规则波海浪浪环境。模型来进行畸形波的数值建模，某一固定的波面方关于畸形波的数值模拟方法，从考虑波浪调程可由无数随机的余弦波线性叠加予以描述。制不稳定性的非线性波动方程(例如三阶、四n(x，t)=a~cos(k-(M+0i)(1)阶非线性薛定谔方程)出发，可以研究畸形波的=1发生机理，但是很难控制畸形波发生的时空条件式中：为组成子波数；叩(，)为距离造波边界(即需要等待畸形波的出现且不能预测其出

8、现的位处的