船舶操纵水动力导数的灵敏度分析.pdf

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1、第３４卷第６期哈尔滨工程大学学报Ｖｏｌ．３４№．６２０１３年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｎ．２０１３船舶操纵水动力导数的灵敏度分析１１，２１３徐锋，邹早建，尹建川，曹建（１．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海２００２４０；２．上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海２００２４０；３．哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）摘要：船舶操纵水动力导数的灵敏度分析通常用于评价水动力导数的变化对船舶操纵运动的影响．从船舶操纵运动数学模型出发，提出了一种水动力导

2、数灵敏度分析的直接方法．以Ｍａｒｉｎｅｒ船为研究对象，通过１５°／１５°Ｚ形仿真试验，对Ａｂｋｏｗｉｔｚ模型中包含的４０个粘性类水动力导数进行了灵敏度分析，并基于分析结果对模型进行了简化．通过比较简化模型及原模型的２０°／２０°Ｚ形仿真试验结果，验证了所提出的水动力导数灵敏度分析方法的有效性．关键词：水动力导数；灵敏度分析；船舶操纵ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１２１０００６网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．Ｕ．２０１３０５３０．０

3、９１９．００３．ｈｔｍｌ中图分类号：Ｕ６６１．３３＋１文献标志码：Ａ文章编号：１００６⁃７０４３（２０１３）０６⁃０６６９⁃０６Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｆｏｒｓｈｉｐｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ１１，２１３ＸＵＦｅｎｇ，ＺＯＵＺａｏｊｉａｎ，ＹＩＮＪｉａｎｃｈｕａｎ，ＣＡＯＪｉａｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＯｃｅａｎａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４

4、０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｈｉｐｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎ

5、ｃｅｏｆｔｈｅｖａｒｉａ⁃ｔｉｏｎｉｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｏｎｓｈｉｐｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇｍｏｔｉｏｎ．Ａｄｉｒｅｃｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｈｙｄｒｏ⁃ｄｙｎａｍｉｃｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ．Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆ４０ｖｉｓｃｏｕｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｉｎＡｂｋｏｗｉｔｚｍｏｄｅｌｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖｉａ１５°／１５°ｚｉｇｚａｇｔｅｓｔｓｉｍｕｌａｔｅｄ

6、ｗｉｔｈＭａｒｉｎｅｒｃｌａｓｓｖｅｓｓｅｌ，ａｎｄｔｈｅｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇｍｏｄｅｌｗａｓｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆ２０°／２０°ｚｉｇｚａｇｔｅｓｔｏｂ⁃ｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｗａｓｖａｌｉｄａｔｅｄ．

7、Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｈｉｐｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ参数的灵敏度分析用于预报模型参数的变化对些导数对船舶操纵运动建模及操纵性预报的影响权模型输出的影响，对模型的建立、模型的简化及降低重相差很大，在保证预报精度的前提下，通过水动力模型的不确定度具有重要意义，在复杂的工程系统、导数的灵敏度分析去除一些影响权重较小的导数，［１］经济学、社会学等领域都具有广泛应用．对于船舶可以降低数学模型的复杂度，提高运算效率；同时，操纵性问题，灵敏度分析用于评价

8、水动力导数的微数学模型中一些水动力导数，尤其是高阶导数，其物小变化对船舶操纵运动参数的影响程度，从而确定理意义并不明确，通过模型试验很难得到这些导数，模型中各水动力导数的重要程度，为建立有效的船从机理分析的角度并不能很好地对其进行简化，而［２］舶操纵运动数学模型和模型的简化提供依据．船舶灵敏度分析则可以