采用Green-Naghdi方程和有限元法计算浅水船波

摘要

采用波动方程/有限元法求解Green-Naghdi (G-N)方程计算船舶在有限水深区域的兴波和波浪阻力.把行驶船舶对水面的扰动作为移动压力直接加在Green-Naghdi方程里,以描述运动船体和水面的相互作用,并以此来计算水面波动、船底水动压力和波浪阻力.G-N方程比浅水方程增加一个非线性的频散项,以补充有限水深对浅水船波的影响.采用随船运动网格的有限元法,以Series 60 CB＝0.6船作为算例给出浅水船波的计算结果,并与浅水方程的结果进行了比较.计算结果表明,当船速小于临界速度时,由于频散的影响,G-N方程给出的船后尾波波高比浅水方程的结果大,同时波浪阻力也比浅水方程的结果有所提高.当船速大于临界速度时,G-N方程的计算结果与浅水方程基本相同,频率散射无明显影响.