真实剪切流上的瞬态兴波阻力
流体动力学
2019-04-09 v1
摘要
我们研究船舶在随深度变化的流上航行时所受的波浪及兴波力。我们关注的是真实性；我们考虑来自哥伦比亚河的真实流剖面，并以在该水域作业的三类典型船舶的尺度和弗劳德数进行建模。为此，我们采用了迄今为止最通用的剪切流上自由表面源兴波理论，并在本文中推导和呈现该理论。推导了满足任意色散关系、由作用于自由表面的兴波源生成的船舶波浪表达式，其中源的形状和时间依赖性也是任意的。给出了对可能在方向和大小上随深度任意变化的剪切流进行色散数值计算的实用步骤。对于相对于剪切流倾斜航行的船舶，船行波图案是不对称的，兴波辐射力除常规的向后兴波阻力分量外，还有一个侧向分量。在无剪切的情况下，不存在相应的侧向力。我们考虑了在哥伦比亚河水流上，船舶在上游、下游和横流运动时，兴波阻力和侧向力在稳态运动以及两种不同操纵（船舶突然启动和船舶 360° 转向）过程中的依赖性。我们发现，对于较小的船舶（拖船、渔船），兴波阻力可能与静水中的情况有显著差异，且强烈依赖于弗劳德数和运动方向。在此类船舶典型的弗劳德数下，兴波阻力在上游和下游运动之间可变化 3 倍，且强烈的弗劳德数依赖性因干涉效应而变得更加复杂。侧向辐射力... [摘要因 arXiv 空间限制而截断]
引用
@article{arxiv.1708.09600,
title = {Transient wave resistance upon a real shear current},
author = {Yan Li and Benjamin K. Smeltzer and Simen Å. Ellingsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.09600},
year = {2019}
}
备注
16 pages, 12 figures