1、船舶在波浪中的运动学号：M93520070姓名：赖建中纲要简介操纵数学模式运动数学模式纵移（Surge） 、横移（Sway） 、上升下潜（Heave） 、横摇（Roll） 、纵摇（Pitch） 、偏摇（Yaw）简介 船舶在海上行进时的反应是一个非常复杂的非线性现象，因为不只有波浪作用力，同时船本身也有一个前进的动力存在。 规则波 单方向不规则波 多方向不规则波操纵数学模式 使用日本 MMG( Mathematical Modeling Group)流力模式。 船舶、螺桨、舵单独性能为基础再加上三者的扰动效应。 只考虑船舶纵移(surge)、横移(sway)、平摆(yaw)、横摇(roll)。坐
2、标系 空间固定坐标 船体固定坐标 船体固定坐标与水面平行。 地球公转与自转效应忽略。运动方程式 如果将 定在船体重心 上 不考虑起伏(heave)、纵摇(pitch) 角速度 重心速度相对于空间固定坐标的转换 重心速度相对于水的速度转换成相对于地球的速度。船舶-流体力与力矩，附加质量和黏滞度影响 流体力系数可视为只与船舶之瞬间运动状态有关，此即所谓的准定态(quasi-steady)处理方式。OG HeavXmuwpvrSurgYwyZqRol PitchYxzyyxzyKIrIMpNII prosnQEngieXmuvrYpqr0cosiniXuvY 考虑横摇运动 222401xyvvrrv
3、HXmuvrLUXXXu rNLROYYY32z rHNJrNx HKgGZ：重心移动速度U：纵移附加质量xm：横移附加质量y：平摆附加质量惯性矩zJ：横摇附加质量惯性矩x、 、 、 ：由于船舶平面运动所引起之阻力增加系数vXrrvX：船舶直进阻力0()u、 ：线性流体阻尼力系数Yr、 ：线性流体阻尼力矩系数Nr：无因次非线性流体阻尼力L：无因次非线性流体阻尼力矩N：横摇运动所引起的横移力ROLY：横摇运动所引起的平摆力矩：横摇阻尼力矩：船体流体横移力作用点与重心 的垂直距离HZGhOG：船体流体横移力作用点与水面的垂直距离H螺桨-螺桨力与力矩，螺叶数目和展开面积比影响螺桨在四个象限中之推力与
4、扭力可表示为下： 2210.724pppppTXtunDC3QQJn其中 为推力减少系数， 为螺桨附加极惯性矩(added polar pt pJmoment of inertia)。舵-舵力与力矩，舵形和有效入流速度及攻角影响 1sinRRNXtFcoHYaRNxsHKzF：舵之阻力减少系数Rt：舵之额外横向力与横向力之比值Ha：横向力作用点的 坐标Rxx：额外横向力作用点的 坐标Hxx：横向力作用点的 坐标Rzz：额外横向力作用点的 坐标H：舵角：舵的正向作用力(normal force)NF主机-类型 低速柴油机之扭矩特性 maxmax 0 PEPEQnforQ其中 为主机扭矩极限。 蒸
5、汽涡轮机转速与扭矩关系 13*NORPSnn23*Q*2NORn：主机马力PS：主机产生之马力*其中下标 表示常用输出。NOR运动数学模式 运用薄片理论(Strip theory)作为数值模式的基础。 应用来分析船体在规则波下运动的方法，假设受力行为为线性，可以合理精确的计算出受力行为。坐标系 O-XYZ空间固定坐标系；而 o-xyz为固定于船体之移动坐标系。边界条件 Laplace Eq. Linearizied Free Surface Condition Bottom Condition Radiation Condition Kinematic Boundary ConditionXxUtYyZz20210Ugtxz0zlimyik 流体质点在表面的法向速度即船体对应速度。运动方程式 细长船体对称，所以纵移(surge) 先可忽略。 为船体附加质量(added mass) 为船体流体动力阻尼(damping) 为船体恢复力(restoring force) 为船体激荡力(exciting force)nV621 jitjkjkjkEXkAiBCFe ijkjBjkCjEXF352 23335353555 EXFAiBAiBCMI 2462 2 2242462244 442 2 662646 EXi OGi AiBFOGI MAiBAiBIi
