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COMPUTATIONAL RESEARCH ON WAVE MAKING OF MOVING WIGLEY HULL IN TIME DOMAIN

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Journal of Hydrodynamics 2008年第4期20卷 469-476页

作者： YANG Xiang-hui ye heng-kui FENG Da-kui LIU Juan College of Traffic Science and Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China Ship Information Center Beijing 100085 China

Based on Green＇s theorem, a time domain numerical model was constructed to simulate wave making phenomenon caused by a moving ship. In this article, the Rankine sources and dipoles were placed on boundary surfaces （i.e., the ship surface and free surface）, and a time-stepping scheme was employed. Its unique characteristic is that steady state can be realized from initial value by employing the time-stepping scheme and unsteady free surface conditions. In time domain, if the results of unsteady flow problem tend to data stabilization after many time steps of computation, they could be regarded as the data of steady ones. This model could be employed to steady or unsteady problems. Theoretical reasoning and computational process of this method was described in detail The linear and nonlinear boundary conditions on body surface were studied, and the relative means to realize these boundary conditions in iterative computation were also discussed. Some proper parameters about the model of the Wigley hull were determined by many numerical tests, and their influences on wave making resistance and wave pattern were discussed. According to the comparison between numerical results and data available in relative references, the method used in this work is proven to be a reliable method in time domain. And the lattice reorganization in every time step computation is a feasible numerical approach.

关键词： Rankine source dipole time domain Wigley hull lattice reorganization time-stepping scheme Green's theorem

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近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究

船舶力学 2006年第1期10卷 43-53页

作者：李国安叶恒奎华中科技大学船舶与海洋工程系湖北武汉430074

近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算。以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了... 详细信息

近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算。以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了兴波波形和兴波阻力的计算结果。以系列60船型为数值计算例,把计算的结果与发表的有关结果进行对比,具有较好的吻合。本文还对船舶自由表面兴波波形进行了时域数值仿真。

关键词：船舶兴波近水面水翼单体双体

用三维非定常欧拉有限元方法进行波体干扰计算(英文)

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船舶力学 2005年第6期9卷 30-39页

作者：李国安叶恒奎华中科技大学船舶与海洋工程系湖北武汉430074

本文利用理想流体的欧拉方程和用有限元方法建立了波体干扰计算模型。在自由表面上应用了线性自由面边界条件,非定常的欧拉方程用分步法求解,并用时间步进积分法分别处理压力泊松方程,速度方程和自由面上的波浪运动。为了证明本文提出... 详细信息

本文利用理想流体的欧拉方程和用有限元方法建立了波体干扰计算模型。在自由表面上应用了线性自由面边界条件,非定常的欧拉方程用分步法求解,并用时间步进积分法分别处理压力泊松方程,速度方程和自由面上的波浪运动。为了证明本文提出的计算方法,在自由面上摇荡的半球用于作为数值计算例,把计算结果与用不同的理论方法得到的结果进行了比较。

关键词：波体干扰欧拉方程分步法有限元法

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时域中的潜体兴波研究(英文)

船舶力学 2007年第6期11卷 848-858页

作者：杨向晖叶恒奎刘娟冯大奎华中科技大学交通科学与工程学院武汉430074 中国船舶信息中心北京100085

从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,在时域中用时间步进法计算模拟了潜体近自由面运动的兴波现象,构建了一种处理兴波问题的计算模型。文中详细介绍了这种方法的理论推导和计算过程,并通过试算确定了适当的模型参数。通... 详细信息

从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,在时域中用时间步进法计算模拟了潜体近自由面运动的兴波现象,构建了一种处理兴波问题的计算模型。文中详细介绍了这种方法的理论推导和计算过程,并通过试算确定了适当的模型参数。通过对多个参数的变化调整,讨论了它们对潜体兴波阻力和波形变化的影响。大量的数值试验和与试验数据的比较,证实了该法作为三维数值波浪水池的一个支撑模型是可行、可靠的。

关键词： Rankine源偶极子潜体时间步进法数值波浪水池格林定理

ALE有限元法及边界元法在二维带挡板箱体液体晃荡现象模拟中的比较(英文)

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船舶力学 2010年第9期14卷 958-966页

作者：管延敏叶恒奎陈庆任冯大奎华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074

该文对二维带挡板箱体液体晃荡现象进行了模拟和比较。任意拉格朗日欧拉(ALE)法基于Navier-Stokes方程,边界元法运用势流理论。首先,通过与不带挡板箱体液体晃荡现象的解析解的比较,验证了两种方法的有效性;进而研究了带刚性挡板箱体液... 详细信息

该文对二维带挡板箱体液体晃荡现象进行了模拟和比较。任意拉格朗日欧拉(ALE)法基于Navier-Stokes方程,边界元法运用势流理论。首先,通过与不带挡板箱体液体晃荡现象的解析解的比较,验证了两种方法的有效性;进而研究了带刚性挡板箱体液体晃荡现象,并分析了挡板的尺寸、位置对晃荡现象的影响。文中还计算了作用于箱体壁面上的力和力矩。

关键词： ALE有限元法边界元法液体晃荡现象挡板

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近自由面三维水翼的水动力时域分析(英文)

船舶力学 2010年第12期14卷 1331-1339页

作者：陈庆任叶恒奎管延敏华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074

基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了近自由面条件下的三维水翼的势流场。其中在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。影响系数中的奇异积分及非奇异积分都采用一种... 详细信息

基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了近自由面条件下的三维水翼的势流场。其中在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。影响系数中的奇异积分及非奇异积分都采用一种精确积分的方法计算。文中确定了计算模型和参数,给出了不同航速、展长及浸深下的数值计算结果,并与相关文献结果进行了对比,证实了该方法是一种可靠、有效的时域算法。

关键词：三维水翼自由面 Rankine源偶极子时域精确积分

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基于ALE有限元法二维液体晃荡的数值模拟

船舶力学 2010年第10期14卷 1094-1099页

作者：管延敏叶恒奎陈庆任华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074

随着各类液货船的不断增加,晃荡现象在船舶与海洋工程领域引起了广泛的关注。文章从不可压粘性流体的N-S方程组出发,运用任意拉格朗日(ALE)有限元法对水平激励下的二维液体晃荡现象进行了数值模拟。首先通过计算值与解析解的比较,验证... 详细信息

随着各类液货船的不断增加,晃荡现象在船舶与海洋工程领域引起了广泛的关注。文章从不可压粘性流体的N-S方程组出发,运用任意拉格朗日(ALE)有限元法对水平激励下的二维液体晃荡现象进行了数值模拟。首先通过计算值与解析解的比较,验证了数值方法的有效性,进而分析了激励振幅、激励频率对晃荡现象的影响,最后计算了作用于壁面上的力和力矩。

关键词： ALE 有限元法晃荡数值模拟

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摆推水翼的水动力分析及试验研究(英文)

船舶力学 2006年第6期10卷 11-18页

作者：杨侠叶恒奎张向明杨向晖冯大奎华中科技大学交通学院武汉430074 华中科技大学光电学院武汉430074

采用非定常涡格法对摆推水翼进行了势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中采用了动态物面和尾涡面的边界条件,选择了两种不同的算例进行数值计算,并将数值计算结果与理论与试验结果进行了对比分析。

关键词：水翼涡格法非定常流势流水动力实验

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近自由面三维水翼的水动力分析及试验研究

船舶力学 2011年第10期15卷 1115-1120页

作者：陈庆任叶恒奎杨向晖冯大奎管延敏华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 中国舰船研究设计中心武汉430064

采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满... 详细信息

采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。文中给出了数值计算模型的参数,对于不同浸深、不同航速和不同攻角下的水翼,计算了水翼表面上的压力分布,水翼的阻力和升力及自由表面波形。数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,文中方法可用于水翼优化设计、近自由面振动翼运动及水翼船兴波等问题的研究。

关键词：自由面三维水翼 Rankine源偶极子时间步进法水动力试验