船舶在波浪中.doc

船舶在波浪中的运动学号：M93520070姓名：赖建中纲要 简介 操纵数学模式 运动数学模式纵移（Surge）、横移（Sway）、上升下潜（Heave）、横摇（Roll）、纵摇（Pitch）、偏摇（Yaw）简介 船舶在海上行进时的反应是一个非常复杂的非线性现象，因为不只有波浪作用力，同时船本身也有一个前进的动力存在。 规则波 单方向不规则波 多方向不规则波操纵数学模式 使用日本MMG( Mathematical Modeling Group)流力模式。 船舶、螺桨、舵单独性能为基础再加上三者的扰动效应。 只考虑船舶纵移(surge)、横移(sway)、平摆(yaw)、横摇(roll)。坐标系 空间固定坐标 船体固定坐标 船体固定坐标与水面平行。 地球公转与自转效应忽略。运动方程式 如果将 定在船体重心 上 不考虑起伏(heave)、纵摇(pitch) 角速度 重心速度相对于空间固定坐标的转换 重心速度相对于水的速度转换成相对于地球的速度。船舶-流体力与力矩，附加质量和黏滞度影响 流体力系数可视为只与船舶之瞬间运动状态有关，此即所谓的准定态(quasi-steady)处理方式。 考虑横摇运动：重心移动速度：纵移附加质量：横移附加质量：平摆附加质量惯性矩：横摇附加质量惯性矩、：由于船舶平面运动所引起之阻力增加系数：船舶直进阻力、：线性流体阻尼力系数、：线性流体阻尼力矩系数：无因次非线性流体阻尼力：无因次非线性流体阻尼力矩：横摇运动所引起的横移力：横摇运动所引起的平摆力矩：横摇阻尼力矩：船体流体横移力作用点与重心的垂直距离：船体流体横移力作用点与水面的垂直距离螺桨-螺桨力与力矩，螺叶数目和展开面积比影响螺桨在四个象限中之推力与扭力可表示为下：其中为推力减少系数，为螺桨附加极惯性矩(added polar moment of inertia)。舵-舵力与力矩，舵形和有效入流速度及攻角影响：舵之阻力减少系数：舵之额外横向力与横向力之比值：横向力作用点的坐标：额外横向力作用点的坐标：横向力作用点的坐标：额外横向力作用点的坐标：舵角：舵的正向作用力(normal force)主机-类型 低速柴油机之扭矩特性其中为主机扭矩极限。 蒸汽涡轮机转速与扭矩关系：主机马力：主机产生之马力其中下标表示常用输出。运动数学模式 运用薄片理论(Strip theory)作为数值模式的基础。 应用来分析船体在规则波下运动的方法，假设受力行为为线性，可以合理精确的计算出受力行为。坐标系 O-XYZ空间固定坐标系；而o-xyz为固定于船体之移动坐标系。边界条件 Laplace Eq. Linearizied Free Surface Condition Bottom Condition Radiation Condition Kinematic Boundary Condition 流体质点在表面的法向速度即船体对应速度。运动方程式 细长船体对称，所以纵移(surge) 先可忽略。 为船体附加质量(added mass)