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第1篇 浅水舰船水压场3

第1章 舰船水压场控制方程3

1.1 大地坐标系下的基本方程3

1.1.1 连续性方程和Euler方程3

1.1.2 Laplace方程和Lagrange积分4

1.1.3 边界条件4

1.1.4 水波势流运动基本方程5

1.2 船体动坐标系下的基本方程5

1.2.1 大地坐标系与船体动坐标系的关系5

1.2.2 水波势流运动基本方程6

1.3 Boussinesq浅水波动方程7

1.4 KP浅水波动方程10

第2章 浅水舰船水压场解析模型13

2.1 不计色散效应的舰船水压场解析模型13

2.1.1 理论模型13

2.1.2 开挖航道的解析模型16

2.1.3 阶梯航道的解析模型19

2.1.4 结果分析与讨论21

2.1.5 小结25

2.2 计及色散效应的亚-超临界航速舰船水压场解析模型26

2.2.1 理论模型26

2.2.2 内外域速度势求解28

2.2.3 内外域压力场求解30

2.2.4 结果分析与讨论33

2.2.5 小结38

2.3 计及色散效应的超-超临界航速舰船水压场解析模型38

2.3.1 理论模型38

2.3.2 内外域速度场39

2.3.3 内外域压力场40

2.3.4 结果分析与讨论41

2.3.5 小结44

2.4 计及色散效应的亚-亚临界航速舰船水压场解析模型45

2.4.1 理论模型45

2.4.2 内外域速度势求解47

2.4.3 内外域压力场求解49

2.4.4 特殊条件下的退化验证50

2.4.5 小结51

第3章 浅水舰船水压场的数值计算52

3.1 不计色散效应的亚临界航速舰船水压场数值计算52

3.1.1 数学问题52

3.1.2 解析模型52

3.1.3 有限差分法54

3.1.4 结果分析与讨论54

3.1.5 小结56

3.2 计及色散效应的亚临界航速舰船水压场数值计算56

3.2.1 数学问题56

3.2.2 解析模型56

3.2.3 数值计算57

3.2.4 结果分析与讨论58

3.2.5 小结61

3.3 计及色散和非线性效应的亚临界航速舰船水压场数值计算61

3.3.1 数学问题62

3.3.2 数值计算62

3.3.3 结果比较与分析62

3.3.4 小结65

3.4 计及色散效应的超临界航速舰船水压场数值计算65

3.4.1 数学问题66

3.4.2 解析模型66

3.4.3 数值计算66

3.4.4 结果比较与分析66

3.4.5 小结70

3.5 计及色散和非线性效应的超临界航速舰船水压场数值计算70

3.5.1 数学问题70

3.5.2 数值计算71

3.5.3 结果比较与分析72

3.5.4 小结74

3.6 阶梯航道中计及色散效应的舰船水压场数值计算75

3.6.1 数学问题75

3.6.2 数值计算76

3.6.3 结果分析与讨论77

3.6.4 小结79

第2篇 有限水深舰船、潜艇和气垫船水压场83

第4章 基于薄船理论的有限水深舰船水压场83

4.1 有限水深Kelvin源Green函数83

4.1.1 Green函数积分表达式83

4.1.2 Green函数的偏导数87

4.1.3 Green函数及其偏导数的无因次化88

4.1.4 双重积分的处理方法89

4.1.5 单重积分的处理方法92

4.2 双重积分与单重积分的计算94

4.2.1 双重积分中内层积分Q1的计算94

4.2.2 单重积分中被积函数Q2的计算95

4.2.3 Green函数偏导数的计算结果96

4.3 舰船水压场计算公式97

4.4 舰船水压场特性分析98

4.4.1 计算程序编制说明98

4.4.2 余项截断法和Laguerre积分法计算结果的比较98

4.4.3 舰船水压场计算与实验结果的比较99

本章附录Laguerre求积公式105

第5章 基于面元法的有限水深舰船水压场107

5.1 有限水深Kelvin源Green函数另一表达式107

5.1.1 Rankine源集合108

5.1.2 局部扰动项109

5.1.3 波函数项112

5.2 Kelvin源Green函数计算结果的验证113

5.2.1 Green函数导数值与差分值比较113

5.2.2 薄船兴波阻力计算结果的比较113

5.3 利用面元法离散船体表面114

5.4 水面兴波与水底压力的计算116

5.4.1 水面兴波116

5.4.2 水底压力116

5.4.3 水面兴波及其对应的水底压力117

第6章 有限水深潜艇水压场120

6.1 潜艇艇体水压场计算模型120

6.1.1 细长体模型120

6.1.2 回转体模型121

6.1.3 有限水深Kelvin源Green函数方法129

6.1.4 小结134

6.2 带附体潜艇不计兴波影响的水压场计算模型135

6.2.1 数学问题135

6.2.2 Hess-Smith方法136

6.2.3 编程计算与结果验证139

6.2.4 船模C水压场的计算144

6.2.5 小结145

6.3 带附体潜艇计及兴波影响的水压场计算模型145

6.3.1 计算模型145

6.3.2 SUBOFF潜艇水压场计算结果及分析146

6.3.3 船模C水压场计算结果及分析150

6.3.4 小结152

第7章 有限水深气垫船水压场153

7.1 数学问题153

7.2 求解方法153

7.3 不同气垫面引起的水底压力变化155

7.3.1 矩形气垫155

7.3.2 椭圆形气垫158

7.4 气垫船水压场特性分析158

第3篇 舰船水压场特性获取方法及其工程应用163

第8章 基于压力测量方法获取舰船水压场163

8.1 船模及波浪水压场实验方法163

8.1.1 相似原理163

8.1.2 测量方法165

8.2 船模水压场纵向通过曲线168

8.2.1 船模A168

8.2.2 船模B173

8.2.3 船模C177

8.3 波浪水压场特性曲线180

8.3.1 规则波水压场180

8.3.2 非规则波水压场181

8.3.3 船模B及其与规则波相互作用的水压场182

8.3.4 船模B及其与非规则波相互作用的水压场184

第9章 基于波浪和速度测量方法获取舰船水压场187

9.1 基于水面波形测量方法187

9.2 基于有限水深海浪谱方法193

9.3 基于扰动速度测量方法195

第10章 舰船水压场预报软件的实现及其应用199

10.1 舰船水压场预报软件的实现199

10.1.1 软件功能199

10.1.2 结果验证200

10.2 舰船水压场预报软件的应用201

10.2.1 负压延时预报201

10.2.2 危险航速预报202

参考文献204