考虑池壁效应的船舶波浪增阻的三维数值方法技术

本发明专利技术提供的是一种考虑池壁效应的船舶波浪增阻的三维数值方法，包括：读取网格文件，进行船舶静水力计算；计算泰勒展开边界元方法所需的边界积分方程所涉及的影响系数矩阵；叠模速度势及其空间一、二阶导数和Mj项求解；计算池壁镜像源产生的影响系数矩阵；积分格式自由面条件时域步进自由面离散网格中心点处的速度势；泰勒展开边界元法直接时域扰动波浪力计算；船舶大幅运动预报方程建模，求解运动方程；船舶波浪增阻计算；依据船舶运动响应RAO和增阻RAO，进行不规则波中船舶大幅运动和波浪增阻谱分析计算。利用本发明专利技术的方法能够预报计及池壁效应的船舶运动RAO，波浪增阻RAO，以及不规则波中船舶运动和波浪增阻谱分析结果。

【技术实现步骤摘要】
考虑池壁效应的船舶波浪增阻的三维数值方法
本专利技术涉及的是一种数值模拟方法，特别涉及一种利用三维泰勒展开边界元方法计算考虑池壁效应的低航速肥大型船舶波浪增阻的数值方法。
技术介绍
船舶波浪增阻值是评估船舶CO2排放等级的关键指标，在新船设计开发过程中为满足IMO国际海事组织的船舶CO2排放指数，以及运力过剩的情况下。船舶设计人员选择降低设计航速，从而降低主机功率。以便满足船舶CO2排放指数。对于油船、散货船等肥大型船舶主机储备功率不足，会导致恶劣海况下船舶安全性能降低。因此IMO国际海事组织正在讨论制定船舶最小装机功率评估导则。导则核心即如何评估恶劣海况下船舶增阻对航向稳定性的影响。船舶设计人员依然在拖曳水池中开展低航速船舶波浪增阻试验研究。低航速船舶会在船前方形成扰动波，因此船模与池壁之间存在干扰，会对最终的波浪增阻测量有影响，因此需要通过数值模拟提前分析共振频率点。船舶运动预报数值模拟中需要考虑定常叠模势对非定常速度势的影响。因此自由面条件实施对数值预报精度也有影响。目前常用的自由面条件包括NK自由面条件和DB自由面条件。因为DB自由面条件设计叠模势二阶导数的计算，因此要比NK本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑池壁效应的船舶波浪增阻的三维数值方法，其特征是包括如下步骤：步骤1，读取网格文件，利用网格信息进行船舶静水力计算；步骤2，计算泰勒展开边界元方法所需的边界积分方程所涉及的影响系数矩阵；步骤3，叠模速度势及其空间一阶、二阶导数和Mj项求解；步骤4，计算池壁镜像源产生的影响系数矩阵；步骤5,积分格式自由面条件时域步进自由面离散网格中心点处的速度势，并且在远场利用阻尼区，抑制扰动波浪返回流场，影响数值结果；步骤6，泰勒展开边界元法直接时域扰动波浪力计算；步骤7，船舶大幅运动预报方程建模，采用四阶龙格库塔方法步进求解运动方程；步骤8，船舶波浪增阻计算；步骤9，依据船舶运动响应RAO和增阻R...

【技术特征摘要】
1.一种考虑池壁效应的船舶波浪增阻的三维数值方法，其特征是包括如下步骤：步骤1，读取网格文件，利用网格信息进行船舶静水力计算；步骤2，计算泰勒展开边界元方法所需的边界积分方程所涉及的影响系数矩阵；步骤3，叠模速度势及其空间一阶、二阶导数和Mj项求解；步骤4，计算池壁镜像源产生的影响系数矩阵；步骤5,积分格式自由面条件时域步进自由面离散网格中心点处的速度势，并且在远场利用阻尼区，抑制扰动波浪返回流场，影响数值结果；步骤6，泰勒展开边界元法直接时域扰动波浪力计算；步骤7，船舶大幅运动预报方程建模，采用四阶龙格库塔方法步进求解运动方程；步骤8，船舶波浪增阻计算；步骤9，依据船舶运动响应RAO和增阻RAO，进行不规则波中船舶大幅运动和波浪增阻谱分析计算。2.根据权利要求1所述的考虑池壁效应的船舶波浪增阻的三维数值方法，其特征是：所述的网格文件为船舶水线信息，所述船舶水线信息包括首尾驻点空间坐标、水线拟合曲线函数；所述利用网格信息进行船舶静水力计算具体包括：结合流场匹配边界智慧参数和水线信息，自动生成符合边界元方法的水面离散网格，基于船体离散网格计算船舶静水力参数，所述静水力参数包括排水体积、浮心、漂心、惯性矩、湿表面积，检查静水力参数数值结果与物理船舶参数的误差。3.根据权利要求1所述的考虑池壁效应的船舶波浪增阻的三维数值方法，其特征是：所述计算泰勒展开边界元方法所需的边界积分方程所涉及的影响系数矩阵具体包括：将浮体湿表面离散为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈纪康，段文洋，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23