基于频域高阶Rankine源法的有航速船舶斜浪中六自由度运动数值计算研究

针对船舶斜浪航行时的六自由度运动预报，本文在频域势流理论框架下，采用高阶Rankine源法求解考虑定常绕流影响的绕辐射问题，建立多自由度耦合运动计算模型。为计及流体粘性对横摇运动的影响，基于计算流体力学理论对船舶自由横摇衰减运动进行模拟，经能量法处理求取横摇阻尼系数，并将其引入频域运动方程。在此基础上，自主开发船舶在规则波中斜浪航行时运动响应的数值计算程序。为验证方法和程序的可靠性，对S175集装箱船在遭遇浪向为150°时的垂荡、横摇和纵摇运动进行模拟，通过与基于移动脉动源的数值方法及试验结果的对比发现，本文方法计算稳定，且由于考虑了定常绕流的耦合影响，在共振频率附近的预报值与试验更为接近。进一步对不同浪向下S175以及肥大的S-Cb84散货船的六自由度运动进行数值计算与分析，结果显示数值解与试验值吻合良好。本文方法对于不同浪向和船型均有着广泛的适用性。