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基于移动脉动源格林函数的小水线面双体船耐波性频域计算 被引量:7
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作者 孙小帅 姚朝帮 +1 位作者 熊鹰 叶青 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期698-707,共10页
基于三维移动脉动(3DTP)源格林函数,针对安装稳定鳍的小水线面双体船(SWATH),计入两片体之间的水动力干扰、黏性和稳定鳍的影响,建立了SWATH耐波性频域计算方法.通过与SWATH试验模型(SWATH-M)的试验结果对比,验证了计算方法的可靠性,进... 基于三维移动脉动(3DTP)源格林函数,针对安装稳定鳍的小水线面双体船(SWATH),计入两片体之间的水动力干扰、黏性和稳定鳍的影响,建立了SWATH耐波性频域计算方法.通过与SWATH试验模型(SWATH-M)的试验结果对比,验证了计算方法的可靠性,进而研究了航速对SWATH-M耐波性的影响,并分析了黏性和稳定鳍对SWATH-M整船所受水动力的贡献.结果表明,基于3DTP的船体运动计算结果与试验结果吻合良好.船体的运动响应算子随波长变化呈现出双极值.随着航速提高,短波共振区附近的运动响应算子极值增大,而长波共振区附近的运动响应算子极值降低.黏性和稳定鳍对阻尼系数的影响主要体现在垂荡-垂荡阻尼系数和纵摇-纵摇阻尼系数上,对波浪干扰力的影响主要体现在垂荡力虚部和纵摇力矩实部. 展开更多
关键词 小水线面双体船 三维移动脉动源格林函数 耐波性 频域
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三维移动脉动源法在波浪中三体船型运动求解的应用研究 被引量:4
2
作者 宗智 钱昆 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第11期1239-1247,共9页
三体船在波浪中的运动响应是设计时重要的考虑因素之一。文章介绍了三体船运动计算的"三维移动脉动源法",以及计算结果和试验结果之间的对比,说明了该方法的精度。针对一型三体船设计,对不同的侧体布置方案进行了计算比较,初... 三体船在波浪中的运动响应是设计时重要的考虑因素之一。文章介绍了三体船运动计算的"三维移动脉动源法",以及计算结果和试验结果之间的对比,说明了该方法的精度。针对一型三体船设计,对不同的侧体布置方案进行了计算比较,初步分析了具有较好耐波性的布置方案。 展开更多
关键词 三体船 三维 移动脉动源 波浪
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三维移动脉动源格林函数的对称性及其应用 被引量:2
3
作者 肖汶斌 董文才 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期135-142,共8页
为进一步提高三维有航速船舶耐波性预报的计算效率,将对称性引入到移动脉动源格林函数法的速度势求解之中,提出了基于格林函数对称性的水动力快速求解措施。从源点对场点的对称特性出发,推导获得了调和函数的法向偏导数在船体对称线元... 为进一步提高三维有航速船舶耐波性预报的计算效率,将对称性引入到移动脉动源格林函数法的速度势求解之中,提出了基于格林函数对称性的水动力快速求解措施。从源点对场点的对称特性出发,推导获得了调和函数的法向偏导数在船体对称线元和面元处的积分对称关系式,开展了对称性在简化边界元积分方程系数矩阵中的应用,进而构建了高效求解三维船舶耐波性能的理论计算方法。数值结果及算例分析表明:水动力计算中移动脉动源格林函数的对称性有利于降低计算量和减少系统内存,且适用于有航速船舶在波浪中的波浪干扰力、运动响应和自由面波形的数值模拟,可拓展至两船水动力干扰及复杂船型的频域水动力分析计算之中。 展开更多
关键词 耐波性 移动脉动源 对称性 格林函数法 边界元积分
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基于三维移动脉动源格林函数的SWATH耐波性数值求解(英文) 被引量:1
4
作者 孙小帅 姚朝帮 叶青 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期703-713,共11页
文章基于Bessho型三维移动脉动源格林函数(Three Dimensional Translating-pulsating Source Green Function,3DTP),开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hull,SWATH)耐波性数值求解方法研究,计入了对SWATH运动计算有较大... 文章基于Bessho型三维移动脉动源格林函数(Three Dimensional Translating-pulsating Source Green Function,3DTP),开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hull,SWATH)耐波性数值求解方法研究,计入了对SWATH运动计算有较大影响的因素:两片体之间的兴波干扰、粘性阻尼和稳定鳍的影响。求解了SWATH-6A波浪中航行时的波浪力和纵向运动,通过与切片法结果和试验结果比较验证了计算方法。结果表明,基于3DTP的运动计算结果优于切片法结果,特别是纵摇运动预报较好,与试验值吻合更好。 展开更多
关键词 小水线面双体船 三维移动脉动源 稳定鳍 粘性阻尼 耐波性
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移动脉动源的传播特性在池壁效应判别中的应用研究(英文)
5
作者 肖汶斌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期276-286,共11页
受水池宽度的限制,波浪中航行的船模可能受到池壁效应的干扰,这种干扰作用的实质是船体的辐射—绕射波经池壁反射后作用于船模的结果。文章以点源为研究对象,采用等相分析法获得了Bessho型移动脉动源格林函数的远场传播波系。分析表明:... 受水池宽度的限制,波浪中航行的船模可能受到池壁效应的干扰,这种干扰作用的实质是船体的辐射—绕射波经池壁反射后作用于船模的结果。文章以点源为研究对象,采用等相分析法获得了Bessho型移动脉动源格林函数的远场传播波系。分析表明:移动脉动源的传播波模态与斯特劳哈尔数τ的大小密切相关,当τ<0.25时远场波系中包含环形波、内侧楔形波及外侧楔形波三个模态;当τ>0.25时远场波系中包含环形—扇形波、扇形波及内侧楔形波三个模态。进一步分析可知,当τ<0.272时,环形波或环形-扇形波将出现在船模前方,此时的池壁效应不可避免;当τ>0.272且船艏点源兴波的半楔角大于几何临界半楔角时,此时将存在池壁效应的干扰。文中在单船试验池壁效应判别分析的基础上,计及船模辐射—绕射波的池壁反射作用对自身和另一船模的干扰,依据船型要素、两船相对位置和池壁几何参数,提出了采用四个几何临界半楔角的最小值判别波浪中并行航行两船模池壁效应的数值方法。 展开更多
关键词 池壁效应 移动脉动源 等相线 几何临界半楔角 两船水力干扰
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基于移动脉动源格林函数的小水线面双体船耐波性时域计算方法研究 被引量:1
6
作者 孙小帅 姚朝帮 +1 位作者 熊鹰 叶青 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期562-571,共10页
为在时域内研究小水线面双体船的运动,基于三维移动脉动源格林函数求解水动力系数,通过频时域转换法求解时延函数,并计入2片体间的水动力干扰、粘性和稳定鳍的影响,建立了SWATH耐波性时域线性计算方法。比较了在平动坐标系和随动坐标系... 为在时域内研究小水线面双体船的运动,基于三维移动脉动源格林函数求解水动力系数,通过频时域转换法求解时延函数,并计入2片体间的水动力干扰、粘性和稳定鳍的影响,建立了SWATH耐波性时域线性计算方法。比较了在平动坐标系和随动坐标系下求解船体运动方程对运动计算结果的影响,并与频域计算结果和试验结果进行了对比。结果表明:在重心随动坐标系下求解船体运动方程,能够得到更准确的运动计算结果。采用频时域转换法求解时延函数快速高效,在此基础上建立的小水线面双体船耐波性时域线性计算方法能够获得与频域计算结果和试验结果吻合良好的结果。 展开更多
关键词 小水线面双体船 三维移动脉动源 格林函数 耐波性 时域
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基于移动脉动源格林函数的船舶耐波性时域计算方法研究(英文) 被引量:2
7
作者 孙小帅 姚朝帮 +1 位作者 熊鹰 叶青 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期631-642,共12页
本文基于三维移动脉动源格林函数(Three Dimensional Translating-Pulsating source Green function,3DTP)求解的水动力系数,通过频时域转换法求解时延函数,建立了船舶耐波性时域计算方法,比较了在平动坐标系和随动坐标系下求解船体运... 本文基于三维移动脉动源格林函数(Three Dimensional Translating-Pulsating source Green function,3DTP)求解的水动力系数,通过频时域转换法求解时延函数,建立了船舶耐波性时域计算方法,比较了在平动坐标系和随动坐标系下求解船体运动方程对运动计算结果的影响,并与频域计算结果和试验结果进行了对比。结果表明,采用频时域转换法求解时延函数快速高效。在耐波性平动坐标系下求解船体运动方程得到的运动结果与频域结果相比存在偏差,在重心随动坐标系下求解船体运动方程得到的运动结果与频域结果和试验结果吻合良好。 展开更多
关键词 三维移动脉动源格林函数 耐波性 时域 时延函数
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三维移动源格林函数的新表达式及其数值积分研究(英文)
8
作者 肖汶斌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期1063-1077,共15页
文章以三维移动脉动源格林函数为基础,推导了频率为零有航速时该函数的数学表达式,即定常移动兴波源格林函数,该函数包含Rankine源及其关于静水面的镜像源项、近场扰动项和远场传播项。与一般的移动源格林函数相比,该表达式不存在无穷... 文章以三维移动脉动源格林函数为基础,推导了频率为零有航速时该函数的数学表达式,即定常移动兴波源格林函数,该函数包含Rankine源及其关于静水面的镜像源项、近场扰动项和远场传播项。与一般的移动源格林函数相比,该表达式不存在无穷间断点带来的奇异性,且积分区间变为一般表达式积分区间的一半,在积分计算中具有较大的数值优势。依据近场扰动项和远场传播项的函数特性,提出采用变步长自适应Simpson法和数学变换方法以提高数值积分计算的稳定性,构建了一套完备的兼顾积分效率和精度的数值积分方法。分析新引入的复变函数特性发现,其伪奇异性与Kelvin源传播波的传播范围相对应,且伪奇异性点的个数最多为两个,积分计算过程中可通过寻根公式快速直接求解伪奇异点。数值计算结果表明,文中提出的方法和计算程序可靠,适用于不同航速和任意源点、场点位置条件下的移动源格林函数及其偏导数的数值计算。 展开更多
关键词 移动脉动源 移动 数值积分 Simpson积分方法 伪奇异性
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波浪中多船近距离并行航行的水动力干扰研究 被引量:7
9
作者 许勇 董文才 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第4期389-400,共12页
采用三维势流理论及多体动力学理论建立了波浪中近距离并行航行多船波浪作用力及运动响应的计算模型.为考虑航速效应对船体间自由面的影响,采用三维移动脉动源Green(格林)函数来模拟船间的辐射波及绕射波.采用该数学模型求解了零航速及... 采用三维势流理论及多体动力学理论建立了波浪中近距离并行航行多船波浪作用力及运动响应的计算模型.为考虑航速效应对船体间自由面的影响,采用三维移动脉动源Green(格林)函数来模拟船间的辐射波及绕射波.采用该数学模型求解了零航速及有航速情形下两船近距离并行时的流体动力项及运动响应,和模型试验结果比较验证了方法的可靠性.将该方法推广至三船并行航行的情形,重点分析了三船并行时水动力干扰和两船并行时水动力干扰的差异. 展开更多
关键词 力干扰 多船 波浪作用力 响应 移动脉动源
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两类格林函数在波浪中航行船舶水动力预报中的差异分析 被引量:3
10
作者 叶明 许勇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期29-41,共13页
为比较三维脉动源(3DP)和三维移动脉动源(3DTP)在波浪中航行船舶水动力预报中的差异,文章分别以这两种源作为积分内核,采用边界元法中的混合分布源法直接求解WigleyⅢ、Ser.60(CN=0.7)及某深V船三种典型船舶在规则波中航行时的辐射势和... 为比较三维脉动源(3DP)和三维移动脉动源(3DTP)在波浪中航行船舶水动力预报中的差异,文章分别以这两种源作为积分内核,采用边界元法中的混合分布源法直接求解WigleyⅢ、Ser.60(CN=0.7)及某深V船三种典型船舶在规则波中航行时的辐射势和绕射势,进而求得船体的水动力系数、波浪干扰力及运动响应。所得数值结果和模型试验结果比较表明采用3DTP作为内核预报的结果与试验结果吻合良好,其预报精度高于3DP,是一种具有较高精度的船舶耐波性预报工具。 展开更多
关键词 格林函数 移动脉动源格林函数 混合分布方法
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航行船舶的三维非线性水弹性分析 被引量:11
11
作者 田超 吴有生 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第1期68-78,共11页
基于Wu提出的浮体二阶水弹性理论[1],研究大浪中航行船舶的非线性水弹性响应,给出了数值方法和计算结果。在二阶水弹性分析中,主要考虑了大角度刚体转动和瞬时湿表面变化引起的非线性水动力。根据三维线性水弹性理论[2],采用移动脉动源... 基于Wu提出的浮体二阶水弹性理论[1],研究大浪中航行船舶的非线性水弹性响应,给出了数值方法和计算结果。在二阶水弹性分析中,主要考虑了大角度刚体转动和瞬时湿表面变化引起的非线性水动力。根据三维线性水弹性理论[2],采用移动脉动源格林函数和Kelvin定常兴波假定,求解了对二阶水动力做主要贡献的一阶速度势及响应。最后以航行于不规则波中的小水线面双体船为例,讨论了航速和定常兴波流场对水弹性响应的影响,并对线性和非线性响应的预报结果进行了比较。 展开更多
关键词 水弹性 非线性响应 二阶作用力 移动脉动源 航速效应 定常兴波势 小水线面双体船(SWATH)
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基于三维辐射能量法的船舶波浪增阻计算分析 被引量:3
12
作者 洪亮 朱仁传 +1 位作者 缪国平 董国祥 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期807-817,共11页
船体辐射运动是航行船舶波浪增阻的主要原因。文章基于频域势流理论推导出三维有航速船体辐射能量的具体表达式,其中流体运动速度势的计算采用了移动脉动源格林函数法,进一步根据获得的船体水动力系数和运动计算出航行船舶辐射运动引起... 船体辐射运动是航行船舶波浪增阻的主要原因。文章基于频域势流理论推导出三维有航速船体辐射能量的具体表达式,其中流体运动速度势的计算采用了移动脉动源格林函数法,进一步根据获得的船体水动力系数和运动计算出航行船舶辐射运动引起的波阻增加,并与基于切片理论的现有方法进行了比较。对Wigley III、S175集装箱船及某型油船三类不同船型在不同航行工况下的波阻增加进行了详细的计算分析。研究表明三维辐射能量法相较于基于切片理论的方法具有更好的准确性和适用性,为船舶波阻增加的预报提供了快速有效的手段。 展开更多
关键词 移动脉动源 三维辐射能量法 阻力增加 频域
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Havelock型格林函数振荡项数值积分的稳定性研究 被引量:3
13
作者 许勇 董文才 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期657-663,共7页
Havelock型格林函数的传播项被积函数是高频振荡且奇异的复变函数,文献[4]引入变量代换获得了一种兼具积分效率和精度的积分方法,本文研究了该方法的积分稳定性,发现该方法仍存在如下的积分困难:(1)θ=γ时复函数中分母为零引起的计算溢... Havelock型格林函数的传播项被积函数是高频振荡且奇异的复变函数,文献[4]引入变量代换获得了一种兼具积分效率和精度的积分方法,本文研究了该方法的积分稳定性,发现该方法仍存在如下的积分困难:(1)θ=γ时复函数中分母为零引起的计算溢出;(2)θ=π/2是复函数在y及z方向偏导数的无穷间断点;(3)场点与源点横坐标相同时伪奇异点变为真奇点。针对这些积分困难,采用极限公式计算θ=γ处复函数的值避免计算溢出;在保证积分精度的前提下采用截断方法略去θ=π/2邻近区域的积分消除无穷间断处的奇异;针对(3)采用分区法处理以避开原被积函数的高频振荡,并消除奇异性。伪奇异性存在的条件是场点必须在点源传播波的传播范围内,伪奇异点最多为2个。 展开更多
关键词 移动脉动源 奇异性 高频振荡函数 稳定性
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局部浅滩上波流的共同绕射
14
作者 滕斌 赵明 柏威 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第A01期99-103,共5页
利用格林定理和移动脉动源建立了一个积分方程方法 ,并利用高阶方法对积分方程进行了离散和求解 ,用于计算波浪和水流在浅滩上发生的绕射现象 .作为算例 ,应用这一方法对波浪在回转抛物形浅滩周围和流场作用下的波高分布做了计算 ,得到... 利用格林定理和移动脉动源建立了一个积分方程方法 ,并利用高阶方法对积分方程进行了离散和求解 ,用于计算波浪和水流在浅滩上发生的绕射现象 .作为算例 ,应用这一方法对波浪在回转抛物形浅滩周围和流场作用下的波高分布做了计算 ,得到了水流对波浪绕射的影响关系 。 展开更多
关键词 波浪 水流 格林定理 浅滩 波高分布 共同绕射 移动脉动源 波浪场
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粘性对方尾船波浪力的影响分析(英文)
15
作者 孙小帅 董文才 姚朝帮 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1468-1479,共12页
航行船舶绕射问题的准确求解是预报船舶波浪中运动的基础。文章分别采用基于三维移动脉动源的边界元法和基于RANS方程的CFD方法求解了规则波中航行的方尾船模型的波浪力,并通过与试验结果比较验证了方法的可靠性。CFD计算时通过从波浪... 航行船舶绕射问题的准确求解是预报船舶波浪中运动的基础。文章分别采用基于三维移动脉动源的边界元法和基于RANS方程的CFD方法求解了规则波中航行的方尾船模型的波浪力,并通过与试验结果比较验证了方法的可靠性。CFD计算时通过从波浪力中分离出粘性力,研究了粘性对方尾船波浪力的影响。结果表明,基于RANS方程的波浪力计算结果与试验结果和势流理论结果吻合良好,在长波中与试验值更接近。粘性对船模斜浪航行时的横摇力矩有较大影响。 展开更多
关键词 波浪力 RANS 粘性 三维移动脉动源格林函数 绕射问题
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波浪中航行两船模池壁干扰效应的数值研究(英文)
16
作者 肖汶斌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期295-308,共14页
对规则波中顶浪并行航行的两船模,基于频域移动脉动源格林函数建立了有效表达池壁效应的三维数学模型,该模型采用分布源积分方法求解近距航行两船模的波浪作用力和运动响应,并利用镜像原理将水池格林函数表示为开阔水域的格林函数和由... 对规则波中顶浪并行航行的两船模,基于频域移动脉动源格林函数建立了有效表达池壁效应的三维数学模型,该模型采用分布源积分方法求解近距航行两船模的波浪作用力和运动响应,并利用镜像原理将水池格林函数表示为开阔水域的格林函数和由镜像点源组成的无穷级数。分析移动脉动源格林函数的远场传播模态及其特性可知,当τ>0.272(τ为斯特劳哈尔数)时各传播波模态均不在点源的上游出现,故此时点源波系的影响范围可由环形—扇形波的半楔角确定,在此基础上计及船模辐射—绕射波的池壁反射作用对自身和另一船模的干扰,依据船型要素、水池宽度和两船相对位置,采用六个几何临界半楔角表征船体的辐射—绕射波,提出了并行航行两船模的池壁效应判别方法。数值研究表明:不同镜像次数下水池格林函数的数值差异主要体现在距船艏较远处,在兼顾计算精度与效率的原则下可选取有限项级数的水池格林函数作为积分内核,而池壁效应对近距航行两船运动响应的影响主要体现在长波区。 展开更多
关键词 两船 池壁效应 格林函数法 移动脉动源 模型试验
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深水中波浪与弱流对结构物的作用 被引量:7
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作者 腾斌 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1996年第5期117-127,共11页
对于深水中波浪和弱流对三维结构物的作用问题,本文提出了一个适用于高阶边界元应用的新的积分方程。基于小流速下格林函数和速度势的摄动展开,本方法避免了移动脉动源的计算,并将未知量限制在物体表面上,使计算速度大为提高,高阶... 对于深水中波浪和弱流对三维结构物的作用问题,本文提出了一个适用于高阶边界元应用的新的积分方程。基于小流速下格林函数和速度势的摄动展开,本方法避免了移动脉动源的计算,并将未知量限制在物体表面上,使计算速度大为提高,高阶边界元中的不同类型的柯西主值积分,分别采用间接和直接方法加以计算。 展开更多
关键词 波浪 弱流 结构物 移动脉动源 深水 海洋工程
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