[发明专利]预报多浮体结构物波漂载荷的三维频域数值方法

说明书

本发明提供的是一种预报多浮体结构物波漂载荷的三维频域数值方法。读取网格文件，利用网格信息进行船舶静水力计算；计算简单格林函数的影响系数矩阵；计算复杂频域格林函数的影响系数矩阵；应用泰勒展开边界元方法求解各单位辐射速度势和绕射速度势及其空间导数；多浮体结构的各单体水动力系数求解；多浮体运动方程求解；多浮体结构的整体、各单体的波浪力和波漂载荷求解；依据浮体运动响应RAO，进行不规则波中浮体运动谱分析计算。利用本发明的方法能够预报能够精确预报多浮体结构各单体的水动力系数，运动RAO，波浪力，六自由度方向的波漂载荷以及浮体运动谱分析结果。

技术领域

本发明涉及的是一种数值模拟方法，特别一种利用三维泰勒展开边界元方法模拟考虑多浮体结构物波漂载荷的数值方法。

背景技术

多浮体结构常见于海上风力发电机组；海上吊装、补给、打捞或船舶编队。各浮体间存在相互干扰，最为常见的是双浮体水动力问题。与单浮体问题相比，其水动力系数，浮体运动响应，漂移载荷必然受到其他浮体的影响。多浮体结构的运动响应，波漂载荷参数对结构物动力定位系统设计，对海上作业安全都有极为重要的影响。

波漂载荷计算方法有三种包括远场公式、中场公式和近场公式。从收敛速率看，远场公式和中场公式很快，近场公式收敛速率很慢。从功能看，远场公式只能预报多体结构整体水平方向的波漂载荷，各单体的无法预报；中场公式和近场公式却能够预报六自由度方向的整体和单体的波漂载荷。综合来看，中场公式优势最大，功能全且收敛速度快。从积分公式上讲，远场和中场公式收敛速率快是因为只涉及到速度势，而近场公式涉及速度势及其空间导数。空间导数的精度决定着收敛速度的快慢。一旦解决好空间导数问题，近场公式的应用前景将会得到极大改善。

波漂载荷数值预报方法包括常值面元法和高阶面元法。常值面元法优点是数值实施简单，但缺点是对于非光滑边界处速度势空间导数求解精度低；高阶面元法正好解决了空间导数精度低的缺点；但高阶面元法实施复杂，多见于理论研究，未见商业应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够为多浮体结构物设计、作业研究奠定水动力学基础的预报多浮体结构物波漂载荷的三维频域数值方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤1，读取网格文件，利用网格信息进行船舶静水力计算；

步骤2，计算简单格林函数的影响系数矩阵；

步骤3，计算复杂频域格林函数(与波浪频率相关项)的影响系数矩阵；

步骤4，应用泰勒展开边界元方法求解各单位辐射速度势和绕射速度势及其空间导数；

步骤5，多浮体结构的各单体水动力系数求解；

步骤6，多浮体运动方程求解；

步骤7，多浮体结构的整体、各单体的波浪力和波漂载荷求解；

步骤8，依据浮体运动响应RAO，进行不规则波中浮体运动谱分析计算。

本发明提供了一种多浮体结构物波漂载荷预报的三维数值方法。以此改进近场公式应用范围，为多浮体结构物设计，作业研究奠定水动力学基础。

本发明利用泰勒展开边界元方法精确求解非光滑边界处的辐射和绕射速度势的诱导速度。改进了波漂载荷近场压力积分公式的收敛速率。利用本发明提出的方法能够预报能够精确预报多浮体结构各单体的水动力系数，运动RAO，波浪力，六自由度方向的波漂载荷以及浮体运动谱分析结果。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面举例对本发明做更详细的描述。