基于垂向积分形式时域格林函数的多域高阶面元法及其在船舶波阻增加计算中的应用

作者：周文俊; 彭营豪; 陆屿; 陈曦

来源：中国造船, 2021, 62(04): 15-34.

• 多域高阶面元法
• 垂向积分
• 时域格林函数
• 波阻增加

基于三维时域势流理论,提出基于垂向积分形式的时域格林函数的多域高阶面元法,计算船舶在波浪中的运动响应和阻力增加。在外域采用时域自由面格林函数法,将控制面时域格林函数面元积分分解为垂向积分和水平积分,推导了垂向积分形式核函数新的表达式,对水平积分采用数值离散方法,提高了计算效率和收敛性。在内域采用满足非线性自由面条件的Rankine面元法。通过内外域耦合求解得到扰动速度势及流体动压力。由时域运动方程解得船体运动响应,并采用近场压力积分法求得二阶力。针对数学船型Wigley Ⅲ,计算不同航速下的运动相应及波阻增加,并与试验及其他方法对比,验证当前方法的准确性和可靠性。针对实际船型S175,计算其在规则波/不规则波中航行时的波阻增加,并与试验及其他方法对比,验证当前方法在精度、稳定性和效率方面的优势。