目前在船舶水动力学领域,广泛采用势流理论计算船舶在波浪中的运动和载荷响应。其中二维切片理论原理易懂,计算快捷,对船型的适用范围较好,且对船舶耐波性和载荷响应的预报精度能够满足工程需要而在船舶设计中得到普遍采用。对于船舶的频域中绕射力(矩)计算存在很多方法,但是各种方法没有系统的比较;另外,大量的船模试验和实船测量结果表明,船舶在大幅运动中的运动和作用在船体的载荷呈明显的非线性,由于实际问题的的复杂性,该领域至今仍有许多问题有待进一步探讨。本文着重研究船舶运动频域和时域预报方法的几个问题。 首先,基于二维切片理论,在频域内建立求解低航速航行时船舶的运动响应。应用扩展边界元积分方程解决由于传统源汇分布法存在的不规则频率现象。应用不同求解绕射力(矩)的方法,讨论其对船舶响应的影响。对几种船舶进行广泛的计算,并与模型结果进行对比分析。 其次,研究船舶在迎浪海况下的非线性运动。考虑瞬时湿表面变化引起的各种非线性因素,在时域内建立船舶的非线性运动方程并求解。其中入射波力和静水回复力按照瞬时湿表面时物面条件计算,辐射力按照含记忆效应的辐射势求解,绕射力的求解为线性频域方法所得。考虑占主导地位的入射波力和静水回复力的非线性因素,编制计算程序,对S-175零航速下的非线性流体力,非线性运动响应进行计算分析,并与S-175线性频域、线性时域、以及各种非线性方法计算出作用力和响应进行比较。 最后,应用含记忆效应的辐射势求解辐射力(矩),对于静水中的船舶,研究物体在船舶甲板上运动时的船舶的垂荡和纵摇运动响应,应用不同算法的得到的响应与试验值进行比较。