【摘 要】
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集装箱船作为海上运输的货物运输的主要工具,正朝者快速化和大型化的方向发展。随着船舶主尺度不断增大、载重量增加,加之高强度钢的大量使用,导致超大型集装箱船固有频率降低,在航行过程船体的弹振和颤振现象明显;同时,由于集装箱船所具有的航速高,外张明显的特点,当集装箱船在恶劣海况情下航行时,船体运动和载荷呈现极强的非线性特征。因此,急需一种能够计及航行船舶弹性效应的非线性载荷预报方法。本文对超大型集装箱船
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集装箱船作为海上运输的货物运输的主要工具,正朝者快速化和大型化的方向发展。随着船舶主尺度不断增大、载重量增加,加之高强度钢的大量使用,导致超大型集装箱船固有频率降低,在航行过程船体的弹振和颤振现象明显;同时,由于集装箱船所具有的航速高,外张明显的特点,当集装箱船在恶劣海况情下航行时,船体运动和载荷呈现极强的非线性特征。因此,急需一种能够计及航行船舶弹性效应的非线性载荷预报方法。本文对超大型集装箱船的时域有航速水弹性分析方法进行了研究,主要进行了以下几个方面的研究工作:(1)研究基于Rankine源理论的流体扰动势求解方法。通过在船体物面边界条件中加入船体弹性位移来考虑船体变形对流体扰动势的影响;在自由面处布置源、汇以满足自由面边界条件,并对Rankine源求解的辐射条件采用增加自由面阻尼层的方法来进行过处理。(2)研究线性边界元方法求解速度势的数值方法。研究了积分运算过程当中的奇异性问题的处理方法,以及边界积分方程的离散形式,编写了相应的程序,并验证了所编程序的准确性。(3)研究非线性水弹性波浪载荷的分析方法。在计算流体波浪载荷时考虑强非线性的砰击力以及由瞬时平均湿表面变化引起的非线性回复力和入射波力。建立了一种适用于超大型集装箱船的时域水弹性分析方法,并编制了相应的程序,通过与相关波浪载荷计算软件以及实验值的对比验证了程序的准确性。(4)以一艘21000TEU集装箱船为例进行了计算,分析了超大型集装箱船在载荷的非线性程度、不同航速和浪向下船体水弹性响应规律,并对船体弹振与颤振现象进行了计算分析,最后提出一种设计载荷的直接计算方法将计算结果与规范进行比较,为以后集装箱船载荷计算提供准确预报提供基础。
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