海上平臺搖蕩運(yùn)動模型仿真與分析

王圣哲，李 利

（1.海軍大連艦艇學(xué)院 學(xué)員二大隊(duì)學(xué)員八隊(duì)，遼寧 大連 116018；2.海軍大連艦艇學(xué)院 信息系統(tǒng)系，遼寧 大連 116018）

自從人類通過集裝箱進(jìn)行海上運(yùn)輸以來，集裝箱在茫茫大海中能否順利前行，其耐波性和載重性能否經(jīng)受住大海的考驗(yàn)，成了長久以來廣泛開展的話題。為確保集裝箱的耐波性與載重性達(dá)到優(yōu)值，通常采取增大船體船長和型寬的方法。與此同時(shí)，船艏外飄和方形船尾等影響船舶穩(wěn)性的情況也可能出現(xiàn)。為確保船體安全，如何準(zhǔn)確得到海洋平臺作業(yè)海況下的水動力性能值成了問題的關(guān)鍵。

數(shù)值水池作為一種高精度虛擬試驗(yàn)，極大便利了大型船舶集裝箱在正式下水前的試驗(yàn)工作。過往研究顯示，評估海洋平臺作業(yè)海況下的水動力性能，常進(jìn)行物理水池試驗(yàn)，但是物理層面的研究往往伴隨著長周期、大花費(fèi)且收效較低，與此同時(shí)設(shè)計(jì)周期較長，在效益與產(chǎn)出方面十分不理想。與之相比，數(shù)值水池中的虛擬試驗(yàn)可以有效解決這些問題[1]。本文將運(yùn)用數(shù)值水池思想，通過CAE軟件進(jìn)行船體網(wǎng)格繪算，在對比試驗(yàn)后從而解算最優(yōu)值，為之后的海上平臺性能評估提供參考。

1 基本原理

1.1 海上平臺運(yùn)動虛擬試驗(yàn)的水動力基本原理

在作業(yè)海況虛擬試驗(yàn)水池計(jì)算海洋平臺水動力問題，建立平動坐標(biāo)系oxyz。xoy平面為靜水面，z軸垂直向上，無限水深，默認(rèn)180°浪向?yàn)橛藸顟B(tài)。

本作業(yè)海況虛擬試驗(yàn)水池是基于三維勢流理論開發(fā)的。相較于傳統(tǒng)方法，三維勢流理論能夠減少對自由面的網(wǎng)格離散，提高計(jì)算效率。……