本書系統(tǒng)地介紹了艦船水壓場(chǎng)的最新發(fā)展和研究成果,包括艦船水壓場(chǎng)的理論解析模型、數(shù)值計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),提供了許多有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)資料和計(jì)算結(jié)果,總結(jié)了艦船水壓場(chǎng)的分布特征和變化規(guī)律,所建立的艦船水壓場(chǎng)理論模型和計(jì)算方法均已得到有效驗(yàn)證。本書分三篇共十章內(nèi)容,基于船舶水動(dòng)力學(xué)中的勢(shì)流理論,第一篇建立了艦船水壓場(chǎng)的控制方程,在淺水條件下利用Boussinesq方程、KP方程及其簡(jiǎn)化形式,通過積分變換方法和有限差分方法對(duì)艦船水壓場(chǎng)進(jìn)行了解析建模和數(shù)值求解,第二篇采用Kelvin源和Rankine源格林函數(shù),通過邊界元方法和積分變換方法對(duì)有限水深條件下的艦船、潛艇和氣墊船水壓場(chǎng)進(jìn)行了理論建模和數(shù)值計(jì)算,第三篇采用相似理論和現(xiàn)代測(cè)試技術(shù),建立了壓力場(chǎng)、波浪場(chǎng)和速度場(chǎng)的測(cè)量系統(tǒng)和直接或間接獲取艦船水壓場(chǎng)的方法,最后簡(jiǎn)要介紹了艦船水壓場(chǎng)預(yù)報(bào)軟件的實(shí)現(xiàn)及其工程應(yīng)用。
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目錄
第1篇 淺水艦船水壓場(chǎng)
第1章 艦船水壓場(chǎng)控制方程 3
1.1 大地坐標(biāo)系下的基本方程 3
1.1.1 連續(xù)性方程和Eulcr方程 3
1.1.2 Laplace方程和Lagrange積分4
1.1.3 邊界條件4
1.1.4 水波勢(shì)流運(yùn)動(dòng)基本方程5
1.2 船體動(dòng)坐標(biāo)系下的基本方程。
1.2.1 大地坐標(biāo)系與船體動(dòng)坐標(biāo)系的關(guān)系5
1.2.2 水波勢(shì)流運(yùn)動(dòng)基本方程6
1.3 Bousslnesq淺水波動(dòng)方程 7
1.4 KP淺水波動(dòng)方程10
第2章 淺水艦船水壓場(chǎng)解析模型13
2.1 不計(jì)色散效應(yīng)的艦船水壓場(chǎng)解析模型13
2.1.1 理論模型 13
2.1.2 開挖航道的解析模型 16
2.1.3 階梯航道的解析模型 19
2.1.4 結(jié)果分析與討論 21
2.1.5 小結(jié) 25
2.2 計(jì)及色散效應(yīng)的亞超臨界航速艦船水壓場(chǎng)解析模型26
2.2.1 理論模型 26
2.2.2 內(nèi)外域速度勢(shì)求解28
2.2.3 內(nèi)外域壓力場(chǎng)求解30
2.2.4 結(jié)果分析與討論 33
2.2.5 小結(jié) 38
2.3 計(jì)及色散效應(yīng)的超超臨界航速艦船水壓場(chǎng)解析模型38
2.3.1 理論模型 38
2.3.2 內(nèi)外域速度場(chǎng)39
2.3.3 內(nèi)外域壓力場(chǎng)40
2.3.4 結(jié)果分析與討論 41
2.3.5 小結(jié) 44
2.4 計(jì)及色散效應(yīng)的亞亞臨界航速艦船水壓場(chǎng)解析模型45
2.4.1 理論模型 ,l5
2.4.2 內(nèi)外域速度勢(shì)求解47
2.4.3 內(nèi)外域壓力場(chǎng)求解49
2.4.4 特殊條件下的退化驗(yàn)證50
2.4.5 小結(jié) 51
第3章 淺水艦船水壓場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算 52
3.1 不計(jì)色散效應(yīng)的亞臨界航速艦船水壓場(chǎng)數(shù)值計(jì)算52
3.1.1 數(shù)學(xué)問題 52
3.1.2 解析模型 52
3.1.3 有限差分法54
3.1.4 結(jié)果分析與討論 54
3.1.5 小結(jié) 56
3.2 計(jì)及色散效應(yīng)的亞臨界航速艦船水壓場(chǎng)數(shù)值計(jì)算56
3.2.1 數(shù)學(xué)問題 56
3.2.2 解析模型 56
3.2.3 數(shù)值計(jì)算 57
3.2.4 結(jié)果分析與討論 58
3.2.5 小結(jié) 61
3.3 計(jì)及色散和非線性效應(yīng)的亞臨界航速艦船水壓場(chǎng)數(shù)值計(jì)算61
3.3.1 數(shù)學(xué)問題 62
3.3.2 數(shù)值計(jì)算 62
3.3.3 結(jié)果比較與分析 62
3.3.4 小結(jié) 65
3.4 計(jì)及色散效應(yīng)的超臨界航速艦船水壓場(chǎng)數(shù)值計(jì)算65
3.4.1 數(shù)學(xué)問題 66
3.4.2 解析模型 66
3.4.3 數(shù)值計(jì)算 66
3.4.4 結(jié)果比較與分析 66
3.4.5 小結(jié) 70
3.5 計(jì)及色散和非線性效應(yīng)的超臨界航速艦船水壓場(chǎng)數(shù)值計(jì)算70
3.5.1 數(shù)學(xué)問題 70
3.5.2 數(shù)值計(jì)算 71
3.5.3 結(jié)果比較與分析 72
3.5.4 小結(jié) 74
3.6 階梯航道中計(jì)及色散效應(yīng)的艦船水壓場(chǎng)數(shù)值計(jì)算75
3.6.1 數(shù)學(xué)問題 75
3.6.2 數(shù)值計(jì)算 76
3.6.3 結(jié)果分析與討論 77
3.6.4 小結(jié) 79
第2篇 有限水深艦船、潛艇和氣墊船水壓場(chǎng)
第4章 基于薄船理論的有限水深艦船水壓場(chǎng) 83
4.1 有限水深Kelvin源(Jreen函數(shù)83
4.1.1 Grccn函數(shù)積分表達(dá)式83
4.1.2 Green函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù) 87
4.1.3 Green函數(shù)及其偏導(dǎo)數(shù)的無(wú)因次化 88
4.1.4 雙重積分的處理方法 89
4.1.5 單重積分的處理方法 92
4.2 雙重積分與單重積分的計(jì)算94
4.2.1 雙重積分中內(nèi)層積分Q,的計(jì)算94
4.2.2 單重積分中被積函數(shù)Q2的計(jì)算95
4.2.3 Green函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的計(jì)算結(jié)果96
4.3 艦船水壓場(chǎng)計(jì)算公式 97
4.4 艦船水壓場(chǎng)特性分析 98
4.4.1 計(jì)算程序編制說明98
4.4.2 余項(xiàng)截?cái)喾ê蚅aguerre積分法計(jì)算結(jié)果的比較98
4.4.3 艦船水壓場(chǎng)計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較 99
本章附錄Laguerre求積公式105
第5章 基于面元法的有限水深艦船水壓場(chǎng) 107
5.1 有限水深Kelvin源Green函數(shù)另一表達(dá)式107
5.1.1 Rankine源集合108
5.1.2 局部擾動(dòng)項(xiàng)109
5.1.3 波函數(shù)項(xiàng)112
5.2 Kelvin源Green函數(shù)計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證113
5.2.1 Green函數(shù)導(dǎo)數(shù)值與差分值比較113
5.2.2 薄船興波阻力計(jì)算結(jié)果的比較 113
5.3 利用面元法離散船體表面114
5.4 水面興波與水底壓力的計(jì)算 116
5.4.1 水面興波116
5.4.2 水底壓力116
5.4.3 水面興波及其對(duì)應(yīng)的水底壓力 117
第6章 有限水深潛艇水壓場(chǎng)120
6.1 潛艇艇體水壓場(chǎng)計(jì)算模型120
6.1.1 細(xì)長(zhǎng)體模型 120
6.1.2 回轉(zhuǎn)體模型 121
6.1.3 有限水深Kelvin源Green函數(shù)方法 129
6.1.4 小結(jié)134
6.2 帶附體潛艇不計(jì)興波影響的水壓場(chǎng)計(jì)算模型 135
6.2.1 數(shù)學(xué)問題 135
6.2.2 Hess-Smith方法136
6.2.3 編程計(jì)算與結(jié)果驗(yàn)證139
6.2.4 船模C水壓場(chǎng)的計(jì)算144
6.2.5 小結(jié)145
6.3 帶附體潛艇計(jì)及興波影響的水壓場(chǎng)計(jì)算模型 145
6.3.1 計(jì)算模型115
6.3.2 SUBOFF潛艇水壓場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及分析146
6.3.3 船模C水壓場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及分析 150
6.3.4 小結(jié)152
第7章 有限水深氣墊船水壓場(chǎng) 153
7.1 數(shù)學(xué)問題 153
7.2 求解方法153
7.3 不同氣墊面引起的水底壓力變化155
7.3.1 矩形氣墊 155
7.3.2 橢圓形氣墊 158
7.4 氣墊船水壓場(chǎng)特性分析 158
第3篇 艦船水壓場(chǎng)特性獲取方法及其工程應(yīng)用
第8章 基于壓力測(cè)量方法獲取艦船水壓場(chǎng) 163
8.1 船模及波浪水壓場(chǎng)實(shí)驗(yàn)方法 163
8.1.1 相似原理 163
8.1.2 測(cè)量方法 165
8.2 船模水壓場(chǎng)縱向通過曲線168
8.2.1 船模A 168
8.2.2 船模B 173
8.2.3 船模C 177
8.3 波浪水壓場(chǎng)特性曲線180
8.3.1 規(guī)則波水壓場(chǎng) 180
8.3.2 非規(guī)則波水壓場(chǎng)181
8.3.3 船模B及其與規(guī)則波相互作用的水壓場(chǎng) 182
8.3.4 船模B及其與非規(guī)則波相互作用的水壓場(chǎng)184
第9章 基于波浪和速度測(cè)量方法獲取艦船水壓場(chǎng)187
9.1 基于水面波形測(cè)量方法 187
9.2 基于有限水深海浪譜方法193
9.3 基于擾動(dòng)速度測(cè)量方法 195
第10章 艦船水壓場(chǎng)預(yù)報(bào)軟件的實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用 199
10.1 艦船水壓場(chǎng)預(yù)報(bào)軟件的實(shí)現(xiàn) 199
10.1.1 軟件功能 199
10.1.2 結(jié)果驗(yàn)證 200
10.2 艦船水壓場(chǎng)預(yù)報(bào)軟件的應(yīng)用 201
10.2.1 負(fù)壓延時(shí)預(yù)報(bào) 201
10.2.2 危險(xiǎn)航速預(yù)報(bào) 202
參考文獻(xiàn)204