[發明專利]一種平整冰中船舶回轉數值模擬方法

有效

• 申請號: 202210630365.7
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114925458B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 刁峰;張海華;陳京普;程紅蓉;王偉;萬熠璟
• 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;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳

1.一種平整冰中船舶回轉數值模擬方法，其特征在于，所述方法包括：

將船舶在平整冰中的按照舵角δ和初始運動參數展開的破冰回轉過程離散為若干個時間步長，并在每個時間步長內基于MMG分離建模思想進行迭代求解構建得到船舶在水平面內三自由度的微分運動方程；所述船舶在任意第k個時間步長內在水平面內的微分運動方程其中，M為質量矩陣，A為附加質量矩陣，M和A基于所述船舶的船舶設計參數擬合得到；表示所述船舶在第k個時間步長內達到預設收斂條件時的航行加速度；F_ice_k是所述船舶在第k個時間步長內達到預定收斂條件時的冰阻力，F_hyd_k是所述船舶在第k個時間步長內達到預定收斂條件時的水動力；F_ice_k基于所述船舶的實時運動參數和實時冰層結構迭代計算得到，F_hyd_k基于船舶設計參數以及船舶的實時運動參數擬合得到；

在時域內應用逐步積分法求解船舶在破冰回轉過程的各個時間步長內的微分運動方程，得到所述船舶的回轉運動數值模擬結果；

所述船舶受到的水動力包括船體的水動力F_H、螺旋槳的水動力F_P以及舵的水動力F_R，船體的水動力F_H基于船舶設計參數以及船舶的實時航速擬合得到，螺旋槳的水動力F_P以及舵的水動力F_R基于船舶設計參數結合凈推力T_net和流體速度V_f擬合得到，船體的水動力F_H在水平面三個自由度上的分量分別為：

其中，X_H、Y_H、N_H分別為F_H在隨船坐標系的x方向縱蕩的分量、在隨船坐標系的y方向橫蕩的分量、在隨船坐標系的z方向艏搖的分量；船舶設計參數包括船體濕表面積S_ω、船體縱向各剖面位置x處的吃水D(x)、船長L以及船體縱向各剖面位置x處的拖曳力系數C_D(x)；船舶的實時航速包括船舶在隨船坐標系的x方向的縱向速度u，以及船舶縱向各剖面位置x處的橫向速度v(x)；表示雷諾數，λ是運動學黏性系數，ρ_w是流體密度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，

質量矩陣附加質量矩陣其中，m為船舶設計參數中的船體質量，I₆₆是所述船舶沿著隨船坐標系的z方向的轉動慣量，且基于船舶設計參數中的船舶排水量擬合得到；A₁₁是所述船舶在隨船坐標系的x方向的附加質量，A₂₂是所述船舶在隨船坐標系的y方向的附加質量，A₆₆是所述船舶在隨船坐標系的z方向的附加質量；A₁₁、A₂₂、A₆₆均基于船舶設計參數中的船體質量m、船長L、船寬B、船舶吃水T以及船舶方形系數C_b擬合得到。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，

其中，g是重力加速度。