平面有限元法在二維勢(shì)流問(wèn)題中的應(yīng)用.pdf

1、在波浪中，船舶運(yùn)動(dòng)的理論預(yù)測(cè)方面，最麻煩的是船舶流體動(dòng)力的計(jì)算，包括船舶的附加質(zhì)量力、阻尼力及波浪干擾等。在線性范圍內(nèi)，一旦這些力確定了，則只需要求解一些線性常系數(shù)微分方程組，便可決定船舶在某一已知頻率的規(guī)則波中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。目前流體動(dòng)力的計(jì)算大體上有三類方法。其一為多極展開(kāi)法，這類方法原則上為一種解析的方法。只要在它能夠應(yīng)用的范圍內(nèi)，計(jì)算是比較簡(jiǎn)單的。但是它只能應(yīng)用于二維情況，并且限于較為規(guī)則的船型剖面。其二是源匯分布法，這類方法與現(xiàn)行

2、的邊界元方法是一致的，其優(yōu)點(diǎn)在于降低了問(wèn)題的維數(shù)，但是在求解帶有自由表面的問(wèn)題時(shí)，由于格林函數(shù)的復(fù)雜性而明顯地增加了計(jì)算的復(fù)雜程度。第三類方法是直接的數(shù)值方法，例如有限元法，差分法。這類方法由于是直接的數(shù)值方法，對(duì)邊界的適應(yīng)性強(qiáng)，不僅可以計(jì)算較為復(fù)雜的剖面形狀，而且對(duì)于變水深，限制水域等問(wèn)題都可以計(jì)算。由于這些優(yōu)點(diǎn)，可以使用此方法與其它方法結(jié)合，以解決較復(fù)雜的海洋工程問(wèn)題。
　　 本論文采用平面有限元方法分別計(jì)算二維剖面在無(wú)限水

3、深中的繞流問(wèn)題和二維剖面在無(wú)限流場(chǎng)自由表面附近作微幅振蕩的輻射問(wèn)題。針對(duì)這類問(wèn)題，編制了相關(guān)的計(jì)算程序，求得了相應(yīng)的速度勢(shì)。為了驗(yàn)證本文計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，計(jì)算了附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)，并與實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果進(jìn)行了比較。作為平面有限元法在二維勢(shì)流問(wèn)題中的應(yīng)用，本文利用計(jì)算所得的結(jié)果模擬了無(wú)限水深中圓柱剖面的繞流。最后，針對(duì)二維剖面在無(wú)限流場(chǎng)自由表面附近作微幅振蕩的繞射問(wèn)題作了理論推導(dǎo)。
　　 通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果與有關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)的比較，說(shuō)明本文