[发明专利]计及多液舱晃荡的多尺度船体失稳倾覆评估方法

权利要求书

1.一种计及多液舱晃荡的多尺度船体失稳倾覆评估方法，其特征在于，所述方法包括：

将船体内部的流场按液舱划分为多个子流场，每个子流场构成一个局部粘流计算域，所述船体外部的流场构成势流计算域；

基于大地坐标系在每个局部粘流计算域基于对应的流场信息利用NS粘流方程同步求解得到每个液舱的舱室受力，并对所有液舱的舱室受力合成形成晃荡载荷力；

基于大地坐标系在所述势流计算域基于对应的流场信息利用拉普拉斯方程求解得到水动力；

由所述晃荡载荷力和所述水动力得到外部响应力；

采用弹簧约束控制船体航向，将所述外部响应力代入航行状态对应的船体运动模型中进行时域求解，更新船体内部和外部的流场的流场信息并进行多尺度迭代求解，直至满足迭代条件时得到对船体在波浪中航行时的失稳倾覆评估结果；所述进行多尺度迭代求解包括：在迭代求解过程中，所有局部粘流计算域采用相同的时间步长同步迭代求解，局部粘流计算域和势流计算域采用不同的时间步长交互迭代求解，且局部粘流计算域的迭代求解速度快于势流计算域，在迭代求解的过程中，每隔Δt₁迭代求解每个液舱的舱室受力，每隔Δt₂迭代求解水动力，Δt₂＝k*Δt₁且k的取值与粘流内部迭代稳定平衡条件相关；

所述方法还包括：将船体外部的流场按预定交界面划分为第一外部流场和第二外部流场，所述第一外部流场包括船体至所述预定交界面之间的流场区域，所述第二外部流场包括所述预定交界面至无穷远处的流场区域，所述第一外部流场构成Rankine源势流计算域，所述第二外部流场构成时域Green函数势流计算域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个局部粘流计算域求解得到对应液舱的每个壁面的垂直于所述壁面的受力，对液舱的所有壁面的受力进行力的合成得到所述液舱的舱室受力，所述对所有液舱的舱室的所有受力合成形成晃荡载荷力，包括：

在船体坐标系下对各个液舱的舱室受力进行力的合成，得到所述晃荡载荷力。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以沿着船长方向的长度为(1.5～2.0)L_pp、沿着船宽方向的宽度为(0.6～0.8)B、沿着吃水方向的纵深为(0.4～0.8)d的三维区域的外表面为所述预定交界面，其中，L_pp是船体的垂线间长，B是船体的船宽，d是船体的吃水深度。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，当船体的航行状态为顶浪状态时，对应的船体运动模型至少是包括垂荡-横摇-纵摇在内的三自由度数学方程。

5.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，当船体的航行状态为斜浪状态时，对应的船体运动模型至少是包括垂荡-横摇-纵摇-首摇在内的四自由度数学方程。

6.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，当所述方法用于对船体在规则波中航行时的失稳倾覆评估时，若满足迭代条件时船体未失稳倾覆，则满足迭代条件时计算周期大于N个船体固有周期，且每个计算周期至少M个计算点。

7.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，当所述方法用于对船体在不规则波中航行时的失稳倾覆评估时，若满足迭代条件时船体未失稳倾覆，则满足迭代条件时至少选择P个随机种子数进行重复计算且每次模拟时间不少于Q。