基于三维时域Green函数法的船舶在规则波浪中的运动数学模型

作者：张腾; 任俊生; 张秀凤

来源：交通运输工程学报, 2019, 19(02): 110-121.

DOI：10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.02.011

• 船舶工程
• 航海模拟器
• 数学模型
• 三维时域Green函数
• 精细积分法
• 线性叠加原理

在小时间区域采用级数展开法,在大时间区域采用渐进展开法,在大、小时间过渡区域采用精细积分法,对三维时域Green函数进行数值计算;采用线性叠加原理求解船舶辐射与绕射问题,构造出船舶在规则波浪中的运动数学模型,并采用数值方法计算WigleyⅠ型船舶和S60型船舶以Froude数为0.2迎波浪航行时的水动力系数、波浪激励力与运动时间历程。计算结果表明:由于不规则频率的影响,当量纲一频率为1.7时,WigleyⅠ型船舶的垂荡附加质量计算结果比试验结果小44%,当量纲一频率为2.5时,S60型船舶的纵摇阻尼系数计算结果比试验结果小43%;随着入射波频率的增加,WigleyⅠ型船舶和S60型船舶的水动力系数和波浪激励力的大部分计算结果与试验结果的相对误差小于30%,且二者的变化趋势一致;对于WigleyⅠ型船舶,当波长与船长比为1.25时,采用三维时域方法计算的垂荡幅值响应因子和纵摇幅值响应因子分别比试验值小11.3%和4.8%,采用三维频域方法计算的垂荡幅值响应因子比试验值大48.4%,纵摇幅值响应因子比试验值小48.4%,当波长与船长比为1.50时,采用三维时域方法计算的垂荡幅值响应因子和纵摇幅值响应因子分别比试验值小3.0%和11.3%,采用三维频域方法计算的垂荡幅值响应因子比试验值大9.8%,纵摇幅值响应因子比试验值小23.6%。可见,采用三维时域方法能准确地仿真船舶在波浪中的运动时间历程。

• 单位
  大连海事大学