[发明专利]不规则底形垂荡波浪能浮体水动力半解析方法

权利要求书

1.不规则底形垂荡波浪能浮体水动力半解析方法，其特征在于，包括如下步骤：

获得流体速度势公式及所满足的边界条件；

通过运用边界离散化方法将一个不规则底形的浮体的平均物面离散为阶梯的形式，并将流域通过在阶梯点处的垂直面分为多个子域；应用级数展开的方法得到每个子域的速度势公式；

利用子域交界面的速度和压强连续条件，并获得多个复方程的闭合线性方程组，通过求解闭合线性方程组并将计算结果反代回每个子域的速度势公式得到速度势的表达式；

根据速度势的表达式，求解波浪力和水动力系数。

2.根据权利要求1所述的不规则底形垂荡波浪能浮体水动力半解析方法，其特征在于，通过运用边界离散化方法将一个三角底垂直对称浮体的平均物面离散为阶梯的形式。

3.根据权利要求2所述的不规则底形垂荡波浪能浮体水动力半解析方法，其特征在于，离散后的浮体左右侧分别有P₁和P₂个阶梯，左右两侧分别有P₁和P₂个阶梯点，阶梯点坐标为和并将流域通过在阶梯点处的垂直面分为(P₁+P₂+1)个子域，各子域的名称和范围分别为I^l,p xl_p≤x≤xl_p-1，I¹ xl₁≤x≤xr₁，I^r,p xr_p-1≤x≤xr_p和

4.根据权利要求3所述的不规则底形垂荡波浪能浮体水动力半解析方法，其特征在于，所述速度势的边界条件包括如下：

海底边界：

在或的自由表面：

平均物面：

远端：

φ趋于有限值，|x|→∞.

其中φ代表速度势，g代表重力加速度，d代表水深，ω代表角频率，符号表示沿着z方向的偏导，符号沿着指向平均物面外部的法向量的偏导，V_n代表法向量方向的速度分量。

5.根据权利要求4所述的不规则底形垂荡波浪能浮体水动力半解析方法，其特征在于，所述各个子域的速度势表达式分别如下所示：

其中A为入射波波幅，δ_0,L表示Kronecker delta函数，L＝0,1,2,3，A_m,(L)，和T_m,(L)为速度势传播模态和非传播模态的系数，是未知项，k_m，和是各子域的垂向特征值，Z_m(k_mz)，和为各子域特征函数，m＝0，1，2，……，n＝0，1，2，……。

6.根据权利要求5所述的不规则底形垂荡波浪能浮体水动力半解析方法，其特征在于，利用子域交界面的速度和压强连续条件，通过在等式两边乘以其所属区域内的相应特征函数，然后在每个子域的界面边界处的相应区间上对速度势进行积分，得到下列速度势的公式：

其中公式(26)为子域交界面压强相等，即速度势相等，等式左右分别乘特征函数并积分的关系式，公式(27)为子域交界面速度相等，等式左右分别乘特征函数并积分的关系式。

7.根据权利要求6所述的不规则底形垂荡波浪能浮体水动力半解析方法，其特征在于，将表达式(12)-(16)代入公式(26)-(27)，在无穷级数中，取A_m,(L)，T_m,(L)的前(M+1)项，以及的前(N+1)项，做一些排列得到四组2(M-N)+2(P₁+P₂)(N+1)个复方程的闭合线性方程组，如下所示：

AX_(L)＝B_(L) (28)

其中A是由浮体形状控制的系数矩阵，