耐波性预报的数值方法.pdf

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1、第35卷第10期2013年10月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．10Oct，2013耐波性预报的数值方法李宇辰，吴唏，袁小龙，韩晓光(海军兵种指挥学院，广东广州510430)摘要：基于三维势流理论的水动力商业软件AQWA用于多种浮式结构物在波浪上运动的分析。而在国内鲜见以AQWA为平台计算船舶的运动响应，因此本文以方形系数为0．7的系列60船为例，研究AQWA是否可以用于预报船舶耐波性能，并将AQWA的计算结果与基于STF法的Seakeeper的计算结果和水池试验结果进行对比。通过对比发现，利用AQWA计算得到的船体运动响应合理地反映了系列6

2、0船的实际耐波性能，可用于船舶波浪载荷预报。关键词：耐波性；AQWA；STF；三维势流理论中图分类号：U661．32文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)10—0016—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．10．004NumericalstudyontheseakeepingpredictionLIYu-chen，WUXi，YUANXiao·long，HANXiao—guang(NavyArmsCommandingAcademy，Guangzhou510430，China)Abstract：TheAQWA，acommercialhydro

3、dynamicsoftware，whichwasbasedon3-Dpotentialflowtheory．Itisusedtoanalyseawiderangeoffloatingstructuresmovinginthewaves．Indomestic，however，itisraretoseepeoplecalculatingthemotionresponseofshipbyAQWA，therefore，thispaperaimstodiscusswhetherAQWAcanbeusedtopredicttheseakeepingperformanceofseries60(C6=0．

4、7)．Atthesametime，comparedthecalculatingresultsbyAQWAwiththosebySeakeeperwhichwasbasedonSTFandthosebyexperiment．Asaresult，itindicatesthatthedataofthemotionresponsewhichwascalculatedbyAQWAreasonabllyreflectedtheseakeepingperformanceofseries60，SOthatitcanbeappliedtowaveloadprediction．Keywords：seakeep

5、ing；AQWA；STF；3一Dpotentialflowtheory0引言大量事实证明，一艘在静水中航行性能优良的船舶，在波浪中的航行性能并不一定优良¨j。由于船舶实际上是经常航行在波涛汹涌的海面上，因此，研究船舶在波浪上的运动越来越引起人们重视。总体而言，船舶耐波性的指标包括横摇、纵荡、垂荡、首摇、横荡、纵荡，以及特殊部位的位移、运动速度、运动加速度、甲板上浪、首底碰击、螺旋桨出水次数等运动响应的有义幅值的指标。预报这些指标的方法一般有理论计算、水池试验以及实船试验3种。实船试验是最真实最实际的，但进行实船耐波性试验相当艰苦和困难，要等到满足试验要求的海况并不容易，并且涉及到众多仪器、

6、人员以及安全保障，耗资巨大并且还有重复试验的风险，因此这类试验是很有限的；而水池试验往往由于项目时间和经费的限制，大多数船不会在水池进行耐波性试验，因此，现阶段工程上多采用的是耐波性的理论预报。耐波性的理论研究经历了半个多世纪，并且收稿日期：2012—10—15；修回日期：2012—11—02作者简介：李宇辰(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为舰艇操纵理论与方法。第10期李宇辰，等：耐波性预报的数值方法·17·取得了重大突破。从二维理论发展到三维理论，从频域分析发展到时域分析，从线性假设发展到非线性处理，船舶耐波性的预报范围不断扩大，理论日趋成熟，尤其是随着高速化大容量计算机的出现，

7、三维流体动力的数值计算得到迅速的发展。目前，用三维水动力理论求解辐射一绕射问题一般采用自由格林函数法和简单格林函数法(又称Rankine源方法口。)。该方法是在物面和自由面上都分布奇点的一种计算方法，与自由面格林函数方法相比，该方法在分布奇点计算上较为简单，并可将自由面非线性和定常势的影响考虑进去。Rankine源方法最先是在研究开尔文波和兴波阻力时提出，之后Noblesse和Telste‘3-5]在满足不同边界条件的格