船舶回转运动过程中耐波性运动数值模拟开题报告

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1. 研究目的与意义（文献综述）

船舶耐波性是船舶水动力学四大传统的研究方向之一,船舶耐波性，从狭义角度一般是指船在波浪上的运动，包括横摇、纵摇、升沉、横荡、纵荡等，从广义角度除运动外，还包括船在波浪中的失速、阻力增加、甲板上浪、运动加速度、船体所受的波浪冲击等。船舶在航行时，受到风浪等外力作用影响，会产生摇荡、上浪、失速等现象，这些问题会对船舶带来许多不利影响，例如航速的下降、燃料消耗的增加、各类仪器设备的非正常工作等，对船上乘员的生活与工作也会产生不同程度的影响，如引起晕船呕吐，严重时甚至会导致倾覆，威胁船上乘员的生命安全。而在实际中，航行时还往往伴随着操纵运动，当船舶在波浪中操纵时，由于波浪力的作用使船舶的操纵运动轨迹会较静水中发生明显的变化，也使船舶同时产生六自由度摇荡运动，对耐波性的要求更高。

许多事故就是由于在风浪环境下，耐波性不满足要求导致的。1994年波罗的海海域estonia号滚装船倾覆是最为灾难性的海上事故之一,整个倾覆过程仅持续15分钟,造成了852名船上人员遇难。2002 年 9 月26 日“乔拉号”途中遭遇暴风雨，发生倾覆，1863 人死亡，仅 64 人生还； 2009年9月菲律宾海域渡船倾覆,造成80余人死亡和失踪,。而2012年7月坦桑尼亚联合共和国一艘载有约300名乘客的渡船由于海上风浪大及渡轮性能不佳等原因在相同海域倾覆,造成128人在这起海难中丧生,引起了广泛的国际关注。2012年6月,一艘载有约200人的难民船在印度洋发生倾覆事故,造成约75人遇难。2015年 6 月 1 日，东方之星号在长江流域突遇罕见强对流天气，发生重大灾难性事件，在长江中游北监利水域沉没，442 人遇难。这些事故都是在风浪环境下，由大部分是由于在波浪中的操纵引起的运动剧烈导致船舶发生倾覆。

当船舶在波浪中操纵时引起的运动对船舶安全威胁极大，而且舶在波浪中回转时会出现漂移现象，一旦操纵不当，可能会造成两船相撞事故或者船桥相撞事故的发生，所以对船舶回转运动过程中耐波性的研究对于船舶的安全和营运经济性至关重要。在了解和学习前人工作的基础上，本文对船舶回转时的耐波性问题展开研究。

2. 研究的基本内容与方案

本文在学习总结前人关于耐波性研究的基础上，基于三维势流理论，对船舶在波浪中回转的运动响应进行分析，并建立数学模型，由操纵运动方程求解每时刻船舶的位置、艏向角、航速等等关于时间变化的数据，由这些数据计算船舶的各个自由度的波浪力，然后根据时域运动方程解出各个自由度的运动响应，建立时间到浪向角、航速再到波浪力的联系，实现连续操纵/耐波过程的离散。

其中采用AWQA软件计算不同波频、不同浪向角下的附加质量系数、阻尼系数、一阶波浪力及二阶波浪漂移力并将数据导入matlab建立耐波性数据库，将计算出来的附加质量系数、阻尼系数、一阶波浪力，通过 Cummins 脉冲响应转化到时域上，并在Fortran中编写对应的数学模型，对回转操纵运动中耐波性运动进行计算分析，并将计算结果与已有的实验结果进行对比，验证数学模型和计算程序的正确性。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1]柴威. 随机海浪下的船舶非线性横摇与倾覆研究[d].上海交通大学,2013.1

[2]黄武刚. 船舶在波浪中航行时稳性研究及危险性分析[d].大连理工大学,2010.

[3].korvin-kroukovsky b. investigation of ship motions in regular waves[j]. trans.sname, 1955, 63: 386-435.