船行波对直立岸壁的作用研究.pdf

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1、第41卷第5期2012年10月船海工程SHIP＆0CEANENCINEERINGV01．4lNo．5Oct．2012DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2012．05．022船行波对直立岸壁的作用研究徐原，高高(武汉理工大学交通学院，武汉430063)摘要：以wi出ey数学船型为对象，采用传统的一阶Rankine源面元方法，对在浅水情况下的widey单体船、双体船以及三体船的艉浪进行数值计算，并用得到的浅水船行波对岸壁的作用力进行计算，结果表明该方法有一定的可行性。关键词：船波；直墙式建筑物；破碎波中图分类号：U661．1文献标志码

2、：A文章编号：1671-7953(2012)05J008l_031浅水条件下船舶兴波计算船舶兴波阻力计算采用的面元法可分为两类，按照所采用的格林函数不同，分别为Rankine源方法和Kelvin源方法(又称Havelock源方法)。本文采用一阶Rankine源面元法，数值求解船体扰动速度势。取拉普拉斯方程的基本解南作为Green函数，其中p为场点，g为源点，r(p，口)为蟹与p之间的距离。采用Rankine源格林函数，在整个流场边界布置源汇。在船体表面及部分自由面进行源汇分布，设船体表面S上的源强为叽(g)(这里是汇)，其所诱导的速度势为州p)=且焘等出

3、(1)设自由面F上的源强为crf(g)，其所诱导的速度势为张p)=皿者％山(2)则总得速度势为咖(p)=咖。(p)+咖，(_p)(3)为求解速度势式(3)，必须求解边界面上的源强盯。一阶Rankine面元法的思想是采用一定数量的四边形或三角形小平面(即面元)代替连续的船体曲面及自由面(以及其它边界面)。假收稿日期：201l一05—11修回日期：201l—06—23第一作者简介：徐原(1987一)，男，硕士研究方向：船舶水动力性能E-m蝴：xu6yuan8@163．com定每片面元上的源强为常数叽(g)，则可得到离散形式的速度势。将船体曲面

4、S离散为以片面

5、元，记第i片面元上S。的源强为盯。(i)，则式(1)转化为M一1“们2；以D’皿i南山(4)同理，将自由面F共离散为彤片面元，则式(2)转化为Ⅳ。1州们2善州o。田凡南山(5)将离散后的总速度势表达式分别代人各个定解条件，并在每片面元上选取一个满足当地约束方程的场点P(称为配置点)，可得到总共』v。+Ⅳf个线性方程。求解方程组，求得每个配置点所在面元的源强，从而解决问题。Wigley船船型要素：船长己=8m，型宽曰=0．8m，吃水丁=0．5m，widey单体船在深水中航行时不同n数下的兴波阻力系数曲线见图1。与实验结果比较，结果令人满意。一图1Wi甜ey

6、单体船兴波阻力系数用面元法计算wi出ey船型双体船和三体船浅水的近域波形。计算的船型：wi出ey双体船，两片体中纵剖面之间的距离分别为0．2￡，0．3L，81第5期船海工程第4l卷O．4L和O．5￡。对于三体船，不同的侧体排水量，不同的横向和纵向间距，对其阻力都有极大的影响。本文Wigley三体船，以wigley单体船为主体，侧体排水量取主体的0．125倍，横向间距分别为y

7、=O．2L，ys=O．3￡，ys=0．4L，y5=0．5L，纵向间距J]

8、f。=0，得到的波高数据见图2、3。——◆一川F．i11／．A曩：：j]—卜Ⅲ弘(Ij，—。●r—I·J．{

9、¨I／—_÷．。川j：“j，旃帅∥：。V尹s圈2WlgIey双体船不同间距下船侧0．3L处波高——●一fljj．01，—．●l一川*：()≈，．．AIq+川孙()·l，—*_】I⋯l【】‘／独∥，Vr)j图3Wigley三体船不同横向间距下船侧O．3￡处波高由以上波高图形可以看出，对于wigley双体船和三体船，与在深水情况下相同，由于片体之间波系存在相互干扰，当片体与片体或片体与主体之间的间距越小时，其造成的兴波越大，在干扰发生的船艉附近尤为明显，见表1。表l浅水波高计算结果2船行波对直立建筑物的作用《海港水文规范》(JrIIJ213—98)‘13第八

10、章有如下规定。当d．≥0．6日时，图4所示的直墙建筑物上近破波的波浪力按下列规定确定。d-建筑物前水深，m；d-一基床上水深，m；Z·骨水面以上面厦．m；n-静水面处的波浪压力。kPa；pb一墙底处的波浪压力，kPa。图4近破波的波压力分布1)静水面以上高度Z(m)处的波浪力为零，Z按下式计算。弘(o．27+0．53鲁p2)静水面处的波浪压力按下列公式计算。当÷<鲁≤手时，p。=1．25y日(1．8芸一o．16)(1一o．13鲁)3)墙底处的波浪压力按下式计算。pb=0．6p。4)单位长度墙身上的总波浪力按下列公式计算。当÷<軎≤吾时，p=1．25y删l

11、(1．9芋-0．17)3计算分析至今对直墙建筑的破波波浪力还不能以严密的理论进行