Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Теория корабля

Диссертационная работа:

Магаровский, Вячеслав Валерьевич. Расчётный метод и программа численного моделирования динамики водоизмещающих объектов на интенсивном волнении : диссертация ... кандидата технических наук : 05.08.01 / Магаровский Вячеслав Валерьевич; [Место защиты: Центр. науч.-исслед. ин-т им. акад. А.Н. Крылова].- Санкт-Петербург, 2010.- 141 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2259

смотреть введение
Введение к работе:

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Определение параметров движения судна на интенсивном волнении является одной из важнейших задач мореходности. Процесс качки плавучего объекта в таких условиях существенно нелинеен и представляет большие трудности для его расчёта ввиду существенного изменения формы смоченной поверхности и погруженного объема. Для проектирования судов с повышенной мореходностью необходимо иметь достоверные сведения о качке судна. Эти данные могут быть получены на основе эксперимента или на основе численного моделирования. Наиболее точные данные можно получить только на основании эксперимента, однако его применение на ранних стадиях проекта может заметно (в разы) увеличить длительность и стоимость проектирования по сравнению с использованием численного моделирования. В современном динамично развивающемся мире, в условиях жесткой конкуренции, это может существенно понизить экономическую эффективность и привлекательность проекта в целом. Поэтому, исходя из вышесказанного, на начальных этапах проектирования целесообразно производить математическое моделирование.

В настоящее время в мире существует значительное количество программ по расчёту качки судна на волнении. Большинство из них базируются на линейной теории качки, в которой силы, действующие на судно, определяются по постоянной смоченной поверхности корпуса. Эти программы дают приемлемую точность моделирования в случаях, когда нет существенного изменения смоченной поверхности (слабое и умеренное волнение). В условиях сильного волнения, когда судно испытывает значительную качку с существенным изменением смоченной поверхности, имеющиеся программы дают результаты, сильно отличающиеся от реальных. Само использование линейного подхода в решении задач, связанных с поведением судна на таком волнении, может приводить к трагическим событиям, связанным с ошибками при прогнозировании безопасности плавания. Поэтому при численном моделировании динамики водоизмещающих объектов на интенсивном волнении целесообразно пользоваться нелинейным подходом и, как следствие, нелинейными программами расчёта. Актуальность разработки таких методов, алгоритмов и программ расчёта состоит в том, что от корректного и точного решения задач нелинейной качки зависит уровень надежного проектирования и безаварийной эксплуатации судов в условиях волнения. Несмотря на важность этой темы, до сих пор не существует надёжного программного продукта по расчёту динамики судна на реальном морском интенсивном волнении, хоть это направление и является одним из первостепенных в научных исследованиях таких стран, как Англии, России, США, Франции, Японии.

Целью данной работы является разработка метода решения нелинейной задачи о качке корабля на интенсивном морском волнении, а также составление программы для его практического применения. Для достижения данной цели требуется решение следующих задач:

  1. разработка метода определения мгновенной смоченной поверхности на регулярном и нерегулярном волнении;

  2. разработка метода расчёта гидродинамических сил по мгновенной смоченной поверхности на основе известного массива потенциалов;

  3. разработка идеологии и метода расчёта качки объектов на нерегулярном волнении во временной области;

  4. исследование точности аппроксимации интенсивного нерегулярного волнения суммой гармоник и определение минимального необходимого числа гармоник;

  5. разработка пакета практических программ, важных для решения прикладных задач текущего проектирования, и проведение их верификации и валидации в соответствии с международными стандартами.

Методы исследования. В диссертации использованы аналитические методы гидродинамической теории нелинейной качки, численные методы вычислительной математики, теория вероятности и математической статистики, а также методы прикладного программирования. Сопоставление и обобщение результатов исследований производились с привлечением данных литературных источников, модельных экспериментов и имеющихся программ.

Научная новизна и основные научные результаты, выносимые на защиту:

  1. разработан метод расчёта дифракционных и инерционно-демпфирующих сил по мгновенной смоченной поверхности на основе известного массива потенциалов;

  2. разработан метод определения мгновенной смоченной поверхности на регулярном и нерегулярном волнении;

  3. разработана идеология и метод расчёта качки объектов на нерегулярном волнении большой интенсивности во временной области;

  4. проведено исследование точности аппроксимации нерегулярного волнения суммой гармоник и определено минимальное число гармоник для аппроксимации различных спектров;

  5. разработан соответствующий пакет программ, выполнена их верификация и валидация в соответствии с международными стандартами. Достоверность научных положений и выводов подтверждается

корректностью математических выкладок, обоснованностью используемых допущений, результатами экспериментальной проверки разработанных методов и алгоритмов, сравнением с результатами других авторов и другими программами численного моделирования, а также анализом причин и моделированием реальных катастроф.

Практическая ценность. Основными практическими результатами данной диссертации являются:

  1. разработка нелинейного метода расчёта и соответствующих программных блоков для определения динамики водоизмещающего объекта на регулярном волнении по мгновенной смоченной поверхности корпуса во временной области;

  2. разработка нелинейного метода расчёта и соответствующих программных блоков для определения динамики водоизмещающего объекта на реальном морском волнении во временной области;

Теоретические положения работы, а также полученные в ней практические результаты могут быть использованы:

  1. в задачах нормирования остойчивости;

  2. в задачах проектирования систем позиционирования;

  3. для оценки мореходности судов в условиях волнения высокой интенсивности;

  4. для решения проблем мореплавания, таких как:

оценка подверженности оголению днища и заливаемости палубы;

анализ движения судна в штормовых условиях;

определения возможности потери остойчивости на волнении;

оценка возможности параметрической бортовой раскачки при различных состояниях нагрузки судна.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы лабораторией мореходности ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова при выполнении ряда контрактных работ как для отечественных, так и для зарубежных заказчиков, а также внедрены в Российском Морском Регистре Судоходства и Балтийской государственной академии рыбопромыслового флота.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были изложены и обсуждены на следующих конференциях: Наука и технологии. Итоги диссертационных исследований - 2009 г., а также конференциях молодых учёных и специалистов 5 отделения ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова в 2008 и 2010 году.

Публикации. Основные результаты выполненных исследований по теме диссертации отражены в 6 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, списка литературы, включающего 149 наименований. Работа содержит 124 страницы основного текста, 26 таблиц, 39 рисунков. Приложение объемом 17 страниц содержит таблицы сопоставления результатов расчёта с экспериментальными данными.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net