船舶流体动力系数计算的TASAI方法与计算机实现

摘要

船舶在波浪中的摇荡运动是船舶受到波浪扰动后的一个重要物理现象.为求解船舶六个自由度的运动响应,必须计算船体不同横剖面的附加流体动力系数或附加转动惯量以及阻尼系数.该文针对刘易斯剖面及采用保角变换,应用田才(Tasai)的切片理论,建立计算横摇附加转动惯量、横荡和升沉附加流体质量以及三个自由度兴波阻尼系数的方法,并编制了相应的计算程序.该文回顾了自上世纪中期以来船舶运动研究的发展历史,尤其是切片理论的发展历史及主要成果.综述了田才(Tasai)的切片理论,并详细推导了该理论计算横摇、横荡和升沉运动三个自由度的辐射流体动力系数的计算公式.该文针对上述三个自由度的船舶运动,采用FORTRAN77语言编制了辐射流体动力系数的计算机程序.该程序按照结构化程序设计思想编制,结构清晰、可读性强,在计算方法的选择上,力求高速度和高效率.考虑多种刘易斯剖面,以船形剖面尺寸和波浪频率为输入量,应用本文程序计算横摇、横荡和升沉等三个自由度的辐射流体动力系数,得到了三个自由度的辐射流体动力系数随频率的变化关系曲线.该文所得计算结果与试验和其它方法所得的结果基本一致,证明该文开发的程序是正确可靠的.该文最后计算了十三陵水库游艇的辐射流体动力系数,得到了游艇不同波浪频率时的横摇附加转动惯量、横荡和升沉流体附加质量以及横摇、横荡和升沉三个自由度的兴波阻尼系数.该文程序的成功开发,为船舶在波浪中的运动计算奠定了基础.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1切片理论发展历史的回顾

1.2二因次辐射流体动力系数的研究

1.3船舶横摇阻尼

1.4本文工作

第二章刘易斯剖面保角变换

2.1关于横摇、横荡和升沉的二因次流体作用力

2.2保角变换的概念

2.3船体横剖面的数学描述

2.4本章小结

第三章横摇附加转动惯量和兴波阻尼系数的计算

3.1辐射速度势的确定

3.2横摇附加转动惯量和兴波阻尼系数

第四章横荡附加质量和兴波阻尼系数的计算

4.1辐射速度势的确定

4.2横荡附加质量和兴波阻尼系数

第五章升沉附加质量和兴波阻尼系数的计算

5.1辐射速度势的确定

5.2升沉附加质量和兴波阻尼系数

第六章程序说明及实船计算

6.1程序说明及算例

6.2实船计算

6.3本章小结

第七章全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢