[发明专利]一种船舶的水动力确定方法

说明书

本发明涉及一种船舶的水动力确定方法，包括获取MMG模型在船舶为中漂角情况下的水动力系数；所述中漂角为：船舶的漂角大于20°且小于30°；根据所述船舶为中漂角情况下MMG模型的水动力系数、预先设定的船舶在中漂角时的第一纵荡速度u₁、第一横荡速度v₁、第一艏摇角速度r₁，获取船舶在中漂角的情况下所受的横荡水动力、纵荡水动力和艏摇水动力矩，本发明利用拟合法，获取漂角为20°至30°时的水动力模型，弥补了在该漂角范围内无法通过经验公式得到水动力系数的弊端。

技术领域

本发明涉及仿真预测领域，尤其涉及一种船舶水动力确定方法。

背景技术

随着航运业的发展，新型船舶和智能船舶逐渐引起广泛关注，船舶的操纵性能否满足安全性的要求一直是人们非常关注的课题。对操纵性能进行预报是一项非常重要的工作，船舶操纵性预报的方法主要有4种：经验公式法，约束试验法、船舶操纵运动数学模型加计算机模拟和基于 CFD的数值模拟法。约束试验法依赖于物理水池，试验成本高、周期长，且存在尺度效应。基于CFD的数值模拟对计算机性能要求较高，利用经验公式确定运动数学模型中各项水动力导数，利用计算机对船舶运动数学模型进行仿真的方法模拟成本相对较低，易操作，是目前应用最广和最有效的方法。

常见的船舶操纵运动水动力数学模型有整体型模型和分离型模型，分离型模型以日本MMG(ship maneuvering mathematical model group)模型为代表。MMG模型将作用到船体上的水动力载荷分为作用于裸船体、螺旋桨和舵上的水动力，考虑到船——桨——舵之间的相互影响，最终得到船舶运动数学模型。该数学模型需要确定众多船舶参数，可通过船模试验或经验公式获得，相对于船模试验，经验公式更简洁方便，但经验公式未能覆盖全部工况，存在漂角为20°～30°漂角范围内无经验公式可参照的情况，无法确定在漂角为20°～30°漂角范围内船舶运动数学模型 MMG的水动力系数，难以对船舶操纵性进行全面、系统的预报仿真的弊端。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种船舶水动力确定方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种船舶的水动力确定方法，包括：

A1、获取MMG模型在船舶为中漂角情况下的水动力系数；

所述中漂角为：船舶的漂角大于20°且小于30°；

其中，所述MMG模型为：

其中，所述MMG模型的水动力系数包括：a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃、b₄、 b₅、b₆、c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆；X_H为横荡水动力，Y_H为纵荡水动力，N_H为艏摇水动力矩；u为纵荡速度、v为横荡速度、r为艏摇角速度；

A2、根据所述船舶为中漂角情况下MMG模型的水动力系数、预先设定的船舶在中漂角时的第一纵荡速度u₁、第一横荡速度v₁、第一艏摇角速度r₁，获取船舶在中漂角的情况下所受的横荡水动力、纵荡水动力和艏摇水动力矩；

根据所述船舶在中漂角的情况下所受的横荡水动力、纵荡水动力和艏摇水动力矩，对所述船舶的操作性能进行仿真，获取仿真结果。

优选的，所述步骤A2包括：