详情

原文传递船舶碰撞过程中的附加质量研究

论文题名：	船舶碰撞过程中的附加质量研究
关键词：	船舶碰撞;流固耦合模型;附加质量模型;数值仿真
摘要：	船舶在流体中运动碰撞是一类非常典型的流固耦合问题。由于碰撞产生的瞬时作用力，使得相撞船舶在各自由度产生刚体运动响应，与此同时，船体周边的流体环境会产生一定的变化，这种流体环境的改变反过来又会对船体的运动和变形产生影响，从而形成了船体结构与周围流体之间的耦合作用。在这个过程中，流体对运动中的船体做功，参与了运动过程中的能量吸收。正因如此，如何准确的、定量的描述或者说模拟碰撞船体周围的流体介质的作用，是研究船舶碰撞问题的主要难点之一。　　本文的研究对象为船体运动时周围的流体，在计算中均将其假定为理想流体，不考虑流体粘性。首先，结合船舶碰撞运动的基本方程，对附加质量和阻尼系数的成因进行了探讨；然后，介绍了计算碰撞问题中附加质量的几种常用方法；之后，对单船运动时的附加质量进行了计算，并考虑了不同初始速度、加速度、流体介质、两船相对位置等因素的影响；最后，讨论了经验公式方法的应用范围，并提出了一种同时考虑流体定常阻力和流体惯性力的新的附加质量模型。　　本文的主要研究工作如下：　　（1）附加质量概念的提出和发展。结合多学科的附加质量理论，并结合碰撞运动的基本方程，对附加质量和流体阻尼形成的机理进行了讨论分析；　　（2）在船舶碰撞问题中附加质量的计算方法。系统的介绍了传统的附加质量的理论计算方法，如经验公式、切片理论等，同时介绍了用CFD的数值计算方法来计算附加质量；　　（3）对单船初始速度下的自然运动响应进行了分析，然后对不同速度、加速度、流体介质的单船纵荡运动和横飘运动的附加质量进行计算和规律分析，并讨论了两船的不同的相对位置对附加质量的影响；　　（4）讨论了经验公式的应用范围，并提出一种新的附加质量模型。在不同的碰撞模式中，将利用经验公式的附加质量模型与流固耦合模型进行对比，讨论其应用限制，针对于平行并靠碰撞模式中流体影响较大的问题，提出了一种同时考虑定常阻力和流体惯性力的附加质量模型。
作者：	张娅
专业：	船舶与海洋工程
导师：	李晓彬
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文