[發(fā)明專利]處理船舶水動力計算中不規(guī)則頻率的邊界條件設置方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011124494.6 | 申請日： | 2020-10-20 |
| 公開（公告）號： | CN112257177B | 公開（公告）日： | 2023-05-23 |
| 發(fā)明（設計）人： | 倪歆韻;程小明;丁軍;王琦彬;葉永林;陸曄;吳波;張正偉;王思雨 | 申請（專利權）人： | 中國船舶科學研究中心 |
| 主分類號： | G06F30/15 | 分類號： | G06F30/15;G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14 |
| 代理公司： | 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228 | 代理人： | 聶啟新 |
| 地址： | 214082 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 處理 船舶 動力 計算 不規(guī)則 頻率 邊界條件 設置 方法 | ||
1.處理船舶水動力計算中不規(guī)則頻率的邊界條件設置方法，其特征在于，所述方法包括：
建立船體三維有限元模型，求解其模態(tài)振型并確定預定模態(tài)振型；
建立船體濕表面網(wǎng)格單元和水線面內蓋子網(wǎng)格單元，根據(jù)船體寬度對所述水線面內蓋子網(wǎng)格單元進行分層處理，所述水線面內蓋子網(wǎng)格單元至少包括三層網(wǎng)格單元和未分層網(wǎng)格單元；以船體長度方向的中軸線為軸，設靠近船體水線兩個相對的長向網(wǎng)格單元為第一層蓋子網(wǎng)格單元，設靠近所述第一層蓋子網(wǎng)格單元的兩個相對的長向網(wǎng)格單元為第二層蓋子網(wǎng)格單元，第三層蓋子網(wǎng)格單元內側的蓋子網(wǎng)格單元為所述未分層網(wǎng)格單元；
將所述預定模態(tài)振型映射到所述船體濕表面網(wǎng)格單元；
獲取使與船體水線相鄰的船體濕表面網(wǎng)格單元、第一層蓋子網(wǎng)格單元、第二層蓋子網(wǎng)格單元和第三層蓋子網(wǎng)格單元中的每個子單元兩兩之間距離最小的三種單元對應關系，將所述與船體水線相鄰的船體濕表面網(wǎng)格單元記為船體水線相鄰濕表面網(wǎng)格單元，第一單元對應關系包含了距離最小的各個船體水線相鄰濕表面網(wǎng)格子單元位置編號，第二單元對應關系包含了距離最小的各個第一層蓋子網(wǎng)格子單元位置編號，第三單元對應關系包含了距離最小的各個第二層蓋子網(wǎng)格子單元位置編號；
通過映射后的船體濕表面網(wǎng)格單元計算所述船體水線相鄰濕表面網(wǎng)格單元的第一邊界條件，所述第一邊界條件包括各個船體水線相鄰濕表面網(wǎng)格子單元的輻射勢邊界條件和繞射勢邊界條件；
根據(jù)所述第一邊界條件和第一單元對應關系計算所述第一層蓋子網(wǎng)格單元的第二邊界條件，所述第二邊界條件包括各個第一層蓋子網(wǎng)格子單元的輻射勢邊界條件和繞射勢邊界條件；
根據(jù)所述第二邊界條件和第二單元對應關系計算所述第二層蓋子網(wǎng)格單元的第三邊界條件，所述第三邊界條件包括各個第二層蓋子網(wǎng)格子單元的輻射勢邊界條件和繞射勢邊界條件；
與所述計算所述第三邊界條件的方法相同，同理計算所述第三層蓋子網(wǎng)格單元的第四邊界條件，并將所述未分層網(wǎng)格單元的邊界條件賦值為零；
建立包含所述船體濕表面網(wǎng)格單元和水線面內蓋子網(wǎng)格單元的離散邊界積分方程組，以所述第一邊界條件至第四邊界條件為輸入條件，分別求解所述船體濕表面網(wǎng)格單元和水線面內蓋子網(wǎng)格單元的輻射勢源強和繞射勢源強。
2.根據(jù)權利要求1所述的處理船舶水動力計算中不規(guī)則頻率的邊界條件設置方法，其特征在于，所述建立船體三維有限元模型，求解其模態(tài)振型并確定預定模態(tài)振型，包括：
根據(jù)船體結構的動力學整體方程求解所述船體三維有限元模型的模態(tài)振型，所述動力學整體方程的表達式為：
其中，[M]為總質量陣，[C]為總阻尼陣，[K]為總剛度矩陣，{U}為物體離散后的總節(jié)點位移陣的運動響應，{F}表示物體所受的外力；
假設所述表達式右端項為零，對船體結構進行特征分析，求解出所述船體結構的固有頻率和離散系統(tǒng)節(jié)點位移振型，所述離散系統(tǒng)節(jié)點位移振型表示為：
[D]＝[{D1},{D2},…,{Dr},…,{Dm}]；
其中，{Dr}(r＝1,…,m)表示第r階振型的節(jié)點位移列陣；
所述預定模態(tài)振型包括前6階剛體模態(tài)振型，分別為橫蕩、縱蕩、垂蕩、橫搖、縱搖、艏搖模態(tài)振型，還包括從第7階開始選取所需階次的彈性模態(tài)振型。
3.根據(jù)權利要求1所述的處理船舶水動力計算中不規(guī)則頻率的邊界條件設置方法，其特征在于，所述將所述預定模態(tài)振型映射到所述船體濕表面網(wǎng)格單元，包括：
計算所述船體濕表面網(wǎng)格單元的法向矢量和船體三維有限元模型單元的法向矢量，并找出與待映射船體濕表面網(wǎng)格單元法向矢量一致的所述船體三維有限元模型單元；
以每個網(wǎng)格單元的中心點坐標為輸入條件，從法向矢量一致的所述船體三維有限元模型單元中搜索離所述待映射船體濕表面網(wǎng)格單元距離最小的有限元子單元，并將各個所述距離最小的有限元子單元上的所述預定模態(tài)振型賦值給相應的待映射船體濕表面網(wǎng)格單元。
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