時域勢流理論
關注創建者：HMS Dragon/D35 創建時間：2023-02-23
時域勢流理論的實例教程
鑒于傳統切片理論僅適合于計算低弗汝德數條件下船體的運動，Chapman [18] 提出了高速細長體理論（2.5D 理論），此后 Faltinsen 和 Zhao [19] 將其推廣到可以求解任意細長體船型在高速下的水動力問題，該方法在切片理論的基礎上保持了三維有航速的自由面條件，以反映航速的影響。Duan 等 [20]將 2.5D 理論的定解問題看作二維時域的物面非線性問題，通過格林函數的記憶效應來考慮自由面的三維效應，提高了 2.5D 理論求解水動力問題的效率和穩定性。Ma 等 [21] 采用時域格林函數方法求解斜浪中單體和多體船的運動響應和波浪載荷，將計算結果與模型試驗結果和 STF 方法進行了比較，并將頻域內線性 2.5D 理論進行擴展，求解了船舶航行于迎浪大幅規則波中時的垂向非線性運動和波浪誘導載荷響應。這些基于勢流理論的方法有著計算效率高的優點，但其忽略了黏性的作用，未考慮船舶運動時大幅度的運動、船體附近破波現象等非線性因素，而這些因素有時會對船舶在波浪上的運動產生顯著影響。
計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）是求解黏性流場中船舶運動的重要方法，其過程主要是通過不同的湍流模型求解雷諾時均方程（Reynolds Averaged Navier-Stokes, RANS）的方法，求解思想是將計算域劃分為若干網格，在網格上對方程進行離散，將偏微分方程簡化為代數方程組。上世紀 70 年代時大多是在勢流理論的基礎上利用邊界層理論來計算粘流。1978 年，Abdelmeguid 等 [22] 基于傳熱問題求解了船舶的三維黏性繞流問題。1980 年代，對黏性流的計算逐漸發展起來。
展開 
時域勢流理論的相關專題、標簽、搜索
時域勢流理論的最新內容
3.4 光柵衍射角度理論計算
通過光柵方程n?×sin(θ?)=n?×sin(θ?)+m×λ/d，可精準計算各級衍射角度，僅1~4級衍射光可在波導內實現有效傳播，其余級次光路被抑制，為光柵參數優化提供理論依據。
屋頂冷水機組氣動噪聲分析7個月前
氣動噪聲的直接仿真需求解包含流體運動和聲波傳播的全流場方程（如 Navier-Stokes 方程），但聲波的能量遠低于流體動能（通常差 10?-10?量級），直接求解會因數值精度問題難以捕捉噪聲信號。
聲學波動方程：
? 其中p為聲壓，c為聲速，?2為拉普拉斯算子。
氣動噪聲的直接仿真需求解包含流體運動和聲波傳播的全流場方程（如 Navier-Stokes 方程），但聲波的能量遠低于流體動能（通常差 10?-10?量級），直接求解會因數值精度問題難以捕捉噪聲信號。
聲學波動方程：
? 其中p為聲壓，c為聲速，?2為拉普拉斯算子。
基于這個方程可以定性得出幾個結論：1，因為氧氣在氣相中的化學勢μ與其分壓正相關，故而一般來說池體深度越深，氧傳遞速率就會越大；2，在同樣的曝氣量下，氣泡直徑越小，比表面積就越大，即氣液接觸面積S就越大，氧傳遞速度V也就越大；3，邊界層厚度L越薄，氧傳遞速度V就越大，而L的大小是由池內流場決定的——曝氣量、氣泡大小、曝氣器的位置布置等因素共同決定了池內的流場特性。
A.面元法的原理
面元法（Panel Method）是一種基于勢流理論的數值計算方法，主要用于求解物體在無粘、不可壓縮、無旋流動中的氣動特性。其核心思想是將物體表面離散為若干小單元（即“面元”），并在每個面元上分布奇點（如源、偶極子等），通過滿足邊界條件（如物面不可穿透條件）求解奇點強度，最終得到流場速度勢、壓力分布和氣動力。
通過HyperMesh CFD的信號處理工具，將原始CFD時域結果轉為100~2000Hz頻段的噪聲風壓脈動。
一個是當我們用雨流計數法手動統計出時域隨機載荷的均值、峰值和循環次數之后，還需要進一步去計算確認，轉完的Block和隨機時域載荷是否等效，這個時候就需要使用損傷等效原則了。
其使用的方法是：分別計算Block的損傷和隨機時域載荷所對應的損傷，如果計算結果相等，則我們認為損傷等效，該Block等同于隨機時域載荷，當然如果兩者計算損傷有差異，則可以對 Block 的次數作適當修正，來滿足等效損傷。
此時流體假定不可壓、無粘，可以用勢流理論的邊界元表示流體，然后流體的作用等效為虛擬質量加到結構質量上，而流體對結構的剛度陣的影響忽略，至于和上面的氣彈性或者水彈性的邊界元+結構有限元的方法的不同，有可能僅在耦合邊界的處理上，這邊只有單向的流體對結構的壓力傳遞，而上面的是雙向的，僅猜測，不一定對。這種方法雖然理論上不如上面的流固雙向耦合精確，但流體只要建一層邊界就行，所以工程上相對更實用。
浮式風力機數值模型建立方法
目前,對于風力機氣動載荷的計算大多采用葉素-動量理論,盡管該方法無法給出葉片翼型附近的流場信息,但是,其計算簡便效率高,廣泛應用于浮式風力機工程計算。水動力載荷的分析則主要基于三維勢流理論,采用海洋工程領域常用的水動力分析軟件求解浮體水動力系數,進而進行時域水動力分析。
圖4 系泊失效前后Barge平臺平動響應
垂蕩方向上，在系泊失效前后，風浪來流方向都與垂蕩方向垂直，風浪載荷的分力基本為零。故垂蕩響應曲線在系泊失效前后無顯著變化，僅發生小幅波動。
3.2 轉動響應
圖5中三個時域圖分別為Barge平臺在橫搖、縱搖及艏搖三個自由度上不同系泊失效前后的響應曲線，得出系泊失效對平臺橫搖與艏搖響應影響很大，對縱搖影響很小。
