时域有限水深格林函数及其导数的数值计算

精确快速地求取有限水深格林函数及它的导数是应用时域法求解有限水深水动力学问题的关键.通过对有限水深格林函数在不同区域渐近特性的分析,给出了使用多维Chebyshev多项式和渐近展开式快速近似计算有限水深格林函数及它的导数的方法.近似方法与直接积分方法的比较表明近似方法的计算工作量大幅减少,可以给出足够精度的计算结果.     

有限水深三维脉动源格林函数数值算法研究

由于柯西主值积分的奇异性和贝塞尔函数的振荡性,有限水深情况下复杂格林函数及其导数的精确数值求解一直是浅水中波浪水动力计算的难点,因此寻找格林函数的精确数值解显得非常重要.通过对格林函数奇异项进行变形推导,文中给出了一种去掉了奇点的新积分形式.另外通过改进前人推导的Gauss-Laguerre积分方法,给出了一种改进的新Gauss-Laguerre积分方法.格林函数及其导数的数值结果显示文中给出的两种新方法可以有效地计算复杂格林函数及其导数值.最后对这两种方法、级数解以及传统的Gauss-Laguerre积分方法的计算精度和效率进行了比较研究,结果显示文中给出的两种方法的计算精度高于传统的Gauss-Laguerre积分方法,但其计算效率低于级数解.但在接近于0的近场附近级数解失真,而文中提出的改进的新Gauss-Laguerre积分方法可以获得正确结果.同时当频率和水深均较大时级数解失真,而文中提出的方法也可以获得正确结果.最后针对这些方法的优缺点,该文提出了建议的策略用于计算有限水深格林函数.     

有限水深格林函数及其导数的改进Gauss-Laguerre算法

文中对计算有限水深自由面格林函数及其导数主值积分的Gauss-Laguerre算法进行了两点改进,一是通过约分从被积函数中分离出可由公式直接求解的部分,降低了被积函数其余部分中积分变量的阶数,二是采用无限水深格林函数的主值积分和指数积分相结合的方式来消除被积函数的奇异性,这两点改进不仅极大地改善了被积函数的收敛性,使获得满意精度所需要的高斯积分点数目大大降低,计算效率显著提高,而且解决了传统方法中计算频率较高时计算结果失真的问题.计算结果表明,该改进方法求得的水动力系数和法国BV船级社的Hydrostar软件的计算结果吻合良好.     

三维自由面Green函数及其导数(频域-无限水深)的数值逼近

  目的  为了减少利用边界元法计算大型浮体运动的水动力系数时的面元数量,并提高计算速度,  方法  针对具有对称面的浮体,利用其在求解奇点源强时系数矩阵可以看成循环矩阵的特性,提出对称格林函数的简化计算方法。  结果  利用该方法可以显著地加快对称浮体在波浪中运动的水动力系数求解过程：对于具有1个对称面的浮体,源强系数矩阵只需求解1/2的元素,同时线性方程组的求解时间降为原来的1/4;对于具有2个对称面的浮体,源强系数矩阵只需求解1/4的元素,同时线性方程组的求解时间缩短为原来的1/16。  结论  数值计算结果表明给出的对称性简化方法是有效的,能够极大地提高计算效率。     

格林函数在船舶磁场计算中的应用

文章首先通过引入半空间区域的格林函数,推导出船舶空间磁场分布的理论计算公式;然后,应用离散方法将双重积分转化为双重求和,得出了可用于船舶空间磁场工程计算的实际公式,具有实用价值。     

三维频域格林函数的高效率计算方法研究

传统的频域格林函数计算方法主要采用级数或渐进展开式对其进行数值逼近,但这种方法需要非常细致的分区,计算过程复杂,循环次数也较多,极大地影响计算效率.将高斯积分引入到频域格林函数及其导数的数值计算,并将其计算结果与已有参考文献进行对比,证明该方法在满足足够精度的基础上,使计算过程大大简化,减少了分区,提高了计算效率.     

Bessho型移动脉动源格林函数快速数值积分方法

本文发展了复平面曲线路径上的分段局部自适应数值积分方法，对最速下降路径方法的实施进行了补充和完善，建立了Bessho型移动脉动源格林函数的快速数值积分方法。经大量的数值计算和对比验证表明，本文发展的方法和计算程序可靠，适用于各种航速、脉动频率和任意源点、场点位置条件下的移动脉动源格林函数及其偏微分的数值计算，能够适应常规船体在波浪中航行时的三线水动力学和水弹性力学分析的需要。     

深水波频域格林函数及其高阶导数算法研究

文章研究了无限水深自由面格林函数一种新的算法,该算法将计算域重新划分为五个子区域,在每一个子区域内只涉及级数展开,没有使用插值表及数值积分,与现有格林函数算法相比,不仅给出一阶导数值,而且能高效地计算二阶导数,这在格林函数微分方程求解及高阶面元法中非常有用.数值结果表明,该方法计算速度快且一阶导数和二阶导数的计算精度达到10-9.     

复式海堤结构越浪量计算方法比较

针对复式海堤斜坡堤结构下的越浪量计算,国内尚无规范可循。在实际海堤工程建设中,迎浪侧设置平台的海堤结构的选用较为普遍,因此为该海堤结构形式设计提供依据十分必要。通过分析比较国内外常见的复式海堤结构的越浪量计算方法,得出各家公式计算越浪值随堤顶超高、平台上水深、平台宽度以及挡浪墙高度变化的关系,并通过比较不同结构形式下的复式海堤物理模型试验数据,推荐采用EurOtopⅡ和陈国平公式计算复式海堤结构的越浪量,再进行比选和验算。     

基于有限元强度计算的MAN汽缸套损坏问题的分析与研究

根据MAN汽缸套损坏情况,提出了采用有限元方法对汽缸套热负荷和机械负荷进行强度计算分析,并研究探讨了几项改进措施。     

不同舰船机库外形下艉流场特征数值模拟研究

为了研究舰船艉流场特性,采用基于SA湍流模型的非定常脱体涡模拟(Detached-Eddy Simulation,DES)对典型护卫舰船艉流场进行数值模拟,研究三种不同机库外形在0°与右舷45°自由来流风向角下的非定常特性以及对舰船艉部大分离流场的影响,尤其是对舰载直升机起降环境的影响,并推导了快速预测舰船艉部回流区范围的经验公式。通过与风洞试验数据对比,验证了该计算方法的准确性。由非定常计算的时均结果与瞬时结果表明,相比两侧较低高度的机库外形,等高外形的机库不利于直升机的舰面安全起降;通过合理的降低机库高度可以有效地改善艉部飞行甲板处的起降环境;研究结果验证了经验公式对回流区范围预测的有效性。研究成果可为工程应用提供参考。     

船舶喷水推进器进水流道效率的数值计算

根据第21届、23届及24届ITTC关于喷水推进器能量公式的不同定义分别推导了进水流道效率的3种计算公式。在保持总流量不变的条件下,用满足最小偏差量的半椭圆来拟合进流面的形状,以CFD为工具对进水流道效率进行数值计算。对比分析7个不同进流面位置的计算结果,证明了进流面选在进口前1倍叶轮直径处是实用而合理的。研究结果表明,包含动能、压能、势能的进水流道效率公式最为合理,包含动能和压能的公式在CFD计算时可以作为流道效率的简化公式;重力对流道效率的计算值没有影响;由简化公式得到的计算方法可以大大减少计算量。