本書系統(tǒng)地介紹了艦船水壓場的最新發(fā)展和研究成果，包括艦船水壓場的理論解析模型、數(shù)值計算方法和實驗測試系統(tǒng)，提供了許多有價值的實驗資料和計算結(jié)果，總結(jié)了艦船水壓場的分布特征和變化規(guī)律，所建立的艦船水壓場理論模型和計算方法均已得到有效驗證。本書分三篇共十章內(nèi)容，基于船舶水動力學(xué)中的勢流理論，第一篇建立了艦船水壓場的控制方程，在淺水條件下利用Boussinesq方程、KP方程及其簡化形式，通過積分變換方法和有限差分方法對艦船水壓場進(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有限水深條件下的艦船、潛艇和氣墊船水壓場進(jìn)行了理論建模和數(shù)值計算，第三篇采用相似理論和現(xiàn)代測試技術(shù)，建立了壓力場、波浪場和速度場的測量系統(tǒng)和直接或間接獲取艦船水壓場的方法，最后簡要介紹了艦船水壓場預(yù)報軟件的實現(xiàn)及其工程應(yīng)用。
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目錄
第1篇 淺水艦船水壓場
第1章 艦船水壓場控制方程 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 水波勢流運(yùn)動基本方程5
1.2 船體動坐標(biāo)系下的基本方程。
1.2.1 大地坐標(biāo)系與船體動坐標(biāo)系的關(guān)系5
1.2.2 水波勢流運(yùn)動基本方程6
1.3 Bousslnesq淺水波動方程 7
1.4 KP淺水波動方程10
第2章 淺水艦船水壓場解析模型13
2.1 不計色散效應(yīng)的艦船水壓場解析模型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 計及色散效應(yīng)的亞超臨界航速艦船水壓場解析模型26
2.2.1 理論模型 26
2.2.2 內(nèi)外域速度勢求解28
2.2.3 內(nèi)外域壓力場求解30
2.2.4 結(jié)果分析與討論 33
2.2.5 小結(jié) 38
2.3 計及色散效應(yīng)的超超臨界航速艦船水壓場解析模型38
2.3.1 理論模型 38
2.3.2 內(nèi)外域速度場39
2.3.3 內(nèi)外域壓力場40
2.3.4 結(jié)果分析與討論 41
2.3.5 小結(jié) 44
2.4 計及色散效應(yīng)的亞亞臨界航速艦船水壓場解析模型45
2.4.1 理論模型 ，l5
2.4.2 內(nèi)外域速度勢求解47
2.4.3 內(nèi)外域壓力場求解49
2.4.4 特殊條件下的退化驗證50
2.4.5 小結(jié) 51
第3章 淺水艦船水壓場的數(shù)值計算 52
3.1 不計色散效應(yīng)的亞臨界航速艦船水壓場數(shù)值計算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 計及色散效應(yīng)的亞臨界航速艦船水壓場數(shù)值計算56
3.2.1 數(shù)學(xué)問題 56
3.2.2 解析模型 56
3.2.3 數(shù)值計算 57
3.2.4 結(jié)果分析與討論 58
3.2.5 小結(jié) 61
3.3 計及色散和非線性效應(yīng)的亞臨界航速艦船水壓場數(shù)值計算61
3.3.1 數(shù)學(xué)問題 62
3.3.2 數(shù)值計算 62
3.3.3 結(jié)果比較與分析 62
3.3.4 小結(jié) 65
3.4 計及色散效應(yīng)的超臨界航速艦船水壓場數(shù)值計算65
3.4.1 數(shù)學(xué)問題 66
3.4.2 解析模型 66
3.4.3 數(shù)值計算 66
3.4.4 結(jié)果比較與分析 66
3.4.5 小結(jié) 70
3.5 計及色散和非線性效應(yīng)的超臨界航速艦船水壓場數(shù)值計算70
3.5.1 數(shù)學(xué)問題 70
3.5.2 數(shù)值計算 71
3.5.3 結(jié)果比較與分析 72
3.5.4 小結(jié) 74
3.6 階梯航道中計及色散效應(yīng)的艦船水壓場數(shù)值計算75
3.6.1 數(shù)學(xué)問題 75
3.6.2 數(shù)值計算 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
第4章 基于薄船理論的有限水深艦船水壓場 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算94
4.2.1 雙重積分中內(nèi)層積分Q，的計算94
4.2.2 單重積分中被積函數(shù)Q2的計算95
4.2.3 Green函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的計算結(jié)果96
4.3 艦船水壓場計算公式 97
4.4 艦船水壓場特性分析 98
4.4.1 計算程序編制說明98
4.4.2 余項截斷法和Laguerre積分法計算結(jié)果的比較98
4.4.3 艦船水壓場計算與實驗結(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 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 局部擾動項109
5.1.3 波函數(shù)項112
5.2 Kelvin源Green函數(shù)計算結(jié)果的驗證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 水面興波及其對應(yīng)的水底壓力 117
第6章 有限水深潛艇水壓場120
6.1 潛艇艇體水壓場計算模型120
6.1.1 細(xì)長體模型 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 帶附體潛艇不計興波影響的水壓場計算模型 135
6.2.1 數(shù)學(xué)問題 135
6.2.2 Hess-Smith方法136
6.2.3 編程計算與結(jié)果驗證139
6.2.4 船模C水壓場的計算144
6.2.5 小結(jié)145
6.3 帶附體潛艇計及興波影響的水壓場計算模型 145
6.3.1 計算模型115
6.3.2 SUBOFF潛艇水壓場計算結(jié)果及分析146
6.3.3 船模C水壓場計算結(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 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 氣墊船水壓場特性分析 158
第3篇 艦船水壓場特性獲取方法及其工程應(yīng)用
第8章 基于壓力測量方法獲取艦船水壓場 163
8.1 船模及波浪水壓場實驗方法 163
8.1.1 相似原理 163
8.1.2 測量方法 165
8.2 船模水壓場縱向通過曲線168
8.2.1 船模A 168
8.2.2 船模B 173
8.2.3 船模C 177
8.3 波浪水壓場特性曲線180
8.3.1 規(guī)則波水壓場 180
8.3.2 非規(guī)則波水壓場181
8.3.3 船模B及其與規(guī)則波相互作用的水壓場 182
8.3.4 船模B及其與非規(guī)則波相互作用的水壓場184
第9章 基于波浪和速度測量方法獲取艦船水壓場187
9.1 基于水面波形測量方法 187
9.2 基于有限水深海浪譜方法193
9.3 基于擾動速度測量方法 195
第10章 艦船水壓場預(yù)報軟件的實現(xiàn)及其應(yīng)用 199
10.1 艦船水壓場預(yù)報軟件的實現(xiàn) 199
10.1.1 軟件功能 199
10.1.2 結(jié)果驗證 200
10.2 艦船水壓場預(yù)報軟件的應(yīng)用 201
10.2.1 負(fù)壓延時預(yù)報 201
10.2.2 危險航速預(yù)報 202
參考文獻(xiàn)204
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