船舶在波浪中

1、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)學(xué)號(hào)：M93520070姓名：賴建中綱要 簡(jiǎn)介 操縱數(shù)學(xué)模式 運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模式縱移（Surge）、橫移（Sway）、上升下潛（Heave）、橫搖（Roll）、縱搖（Pitch）、偏搖（Yaw）簡(jiǎn)介 船舶在海上行進(jìn)時(shí)的反應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的非線性現(xiàn)象，因?yàn)椴恢挥胁ɡ俗饔昧Γ瑫r(shí)船本身也有一個(gè)前進(jìn)的動(dòng)力存在。 規(guī)則波 單方向不規(guī)則波 多方向不規(guī)則波操縱數(shù)學(xué)模式 使用日本MMG( Mathematical Modeling Group)流力模式。 船舶、螺槳、舵單獨(dú)性能為基礎(chǔ)再加上三者的擾動(dòng)效應(yīng)。 只考慮船舶縱移(surge)、橫移(sway)、平擺(yaw)、橫搖(roll)。坐標(biāo)系

2、空間固定坐標(biāo) 船體固定坐標(biāo) 船體固定坐標(biāo)與水面平行。 地球公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)效應(yīng)忽略。運(yùn)動(dòng)方程式 如果將 定在船體重心 上 不考慮起伏(heave)、縱搖(pitch) 角速度 重心速度相對(duì)于空間固定坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換 重心速度相對(duì)于水的速度轉(zhuǎn)換成相對(duì)于地球的速度。船舶-流體力與力矩，附加質(zhì)量和黏滯度影響 流體力系數(shù)可視為只與船舶之瞬間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，此即所謂的準(zhǔn)定態(tài)(quasi-steady)處理方式。 考慮橫搖運(yùn)動(dòng)：重心移動(dòng)速度：縱移附加質(zhì)量：橫移附加質(zhì)量：平擺附加質(zhì)量慣性矩：橫搖附加質(zhì)量慣性矩、：由于船舶平面運(yùn)動(dòng)所引起之阻力增加系數(shù)：船舶直進(jìn)阻力、：線性流體阻尼力系數(shù)、：線性流體阻尼力矩系數(shù)：無因次非線性

3、流體阻尼力：無因次非線性流體阻尼力矩：橫搖運(yùn)動(dòng)所引起的橫移力：橫搖運(yùn)動(dòng)所引起的平擺力矩：橫搖阻尼力矩：船體流體橫移力作用點(diǎn)與重心的垂直距離：船體流體橫移力作用點(diǎn)與水面的垂直距離螺槳-螺槳力與力矩，螺葉數(shù)目和展開面積比影響螺槳在四個(gè)象限中之推力與扭力可表示為下：其中為推力減少系數(shù)，為螺槳附加極慣性矩(added polar moment of inertia)。舵-舵力與力矩，舵形和有效入流速度及攻角影響：舵之阻力減少系數(shù)：舵之額外橫向力與橫向力之比值：橫向力作用點(diǎn)的坐標(biāo)：額外橫向力作用點(diǎn)的坐標(biāo)：橫向力作用點(diǎn)的坐標(biāo)：額外橫向力作用點(diǎn)的坐標(biāo)：舵角：舵的正向作用力(normal force)主機(jī)-類

4、型 低速柴油機(jī)之扭矩特性其中為主機(jī)扭矩極限。 蒸汽渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速與扭矩關(guān)系：主機(jī)馬力：主機(jī)產(chǎn)生之馬力其中下標(biāo)表示常用輸出。運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模式 運(yùn)用薄片理論(Strip theory)作為數(shù)值模式的基礎(chǔ)。 應(yīng)用來分析船體在規(guī)則波下運(yùn)動(dòng)的方法，假設(shè)受力行為為線性，可以合理精確的計(jì)算出受力行為。坐標(biāo)系 O-XYZ空間固定坐標(biāo)系；而o-xyz為固定于船體之移動(dòng)坐標(biāo)系。邊界條件 Laplace Eq. Linearizied Free Surface Condition Bottom Condition Radiation Condition Kinematic Boundary Condition 流體質(zhì)點(diǎn)在表面的法向速度即船體對(duì)應(yīng)速度。運(yùn)動(dòng)方程式 細(xì)長(zhǎng)船體對(duì)稱，所以縱移(surge) 先可忽略。 為船體附加質(zhì)量(added mass)