第1篇 浅水舰船水压场 3
第1章 舰船水压场控制方程 3
1.1 大地坐标系下的基本方程 3
1.1.1 连续性方程和Euler方程 3
1.1.2 Laplace方程和Lagrange积分 4
1.1.3 边界条件 4
1.1.4 水波势流运动基本方程 5
1.2 船体动坐标系下的基本方程 5
1.2.1 大地坐标系与船体动坐标系的关系 5
1.2.2 水波势流运动基本方程 6
1.3 Boussinesq浅水波动方程 7
1.4 KP浅水波动方程 10
第2章 浅水舰船水压场解析模型 13
2.1 不计色散效应的舰船水压场解析模型 13
2.1.1 理论模型 13
2.1.2 开挖航道的解析模型 16
2.1.3 阶梯航道的解析模型 19
2.1.4 结果分析与讨论 21
2.1.5 小结 25
2.2 计及色散效应的亚-超临界航速舰船水压场解析模型 26
2.2.1 理论模型 26
2.2.2 内外域速度势求解 28
2.2.3 内外域压力场求解 30
2.2.4 结果分析与讨论 33
2.2.5 小结 38
2.3 计及色散效应的超-超临界航速舰船水压场解析模型 38
2.3.1 理论模型 38
2.3.2 内外域速度场 39
2.3.3 内外域压力场 40
2.3.4 结果分析与讨论 41
2.3.5 小结 44
2.4 计及色散效应的亚-亚临界航速舰船水压场解析模型 45
2.4.1 理论模型 45
2.4.2 内外域速度势求解 47
2.4.3 内外域压力场求解 49
2.4.4 特殊条件下的退化验证 50
2.4.5 小结 51
第3章 浅水舰船水压场的数值计算 52
3.1 不计色散效应的亚临界航速舰船水压场数值计算 52
3.1.1 数学问题 52
3.1.2 解析模型 52
3.1.3 有限差分法 54
3.1.4 结果分析与讨论 54
3.1.5 小结 56
3.2 计及色散效应的亚临界航速舰船水压场数值计算 56
3.2.1 数学问题 56
3.2.2 解析模型 56
3.2.3 数值计算 57
3.2.4 结果分析与讨论 58
3.2.5 小结 61
3.3 计及色散和非线性效应的亚临界航速舰船水压场数值计算 61
3.3.1 数学问题 62
3.3.2 数值计算 62
3.3.3 结果比较与分析 62
3.3.4 小结 65
3.4 计及色散效应的超临界航速舰船水压场数值计算 65
3.4.1 数学问题 66
3.4.2 解析模型 66
3.4.3 数值计算 66
3.4.4 结果比较与分析 66
3.4.5 小结 70
3.5 计及色散和非线性效应的超临界航速舰船水压场数值计算 70
3.5.1 数学问题 70
3.5.2 数值计算 71
3.5.3 结果比较与分析 72
3.5.4 小结 74
3.6 阶梯航道中计及色散效应的舰船水压场数值计算 75
3.6.1 数学问题 75
3.6.2 数值计算 76
3.6.3 结果分析与讨论 77
3.6.4 小结 79
第2篇 有限水深舰船、潜艇和气垫船水压场 83
第4章 基于薄船理论的有限水深舰船水压场 83
4.1 有限水深Kelvin源Green函数 83
4.1.1 Green函数积分表达式 83
4.1.2 Green函数的偏导数 87
4.1.3 Green函数及其偏导数的无因次化 88
4.1.4 双重积分的处理方法 89
4.1.5 单重积分的处理方法 92
4.2 双重积分与单重积分的计算 94
4.2.1 双重积分中内层积分Q1的计算 94
4.2.2 单重积分中被积函数Q2的计算 95
4.2.3 Green函数偏导数的计算结果 96
4.3 舰船水压场计算公式 97
4.4 舰船水压场特性分析 98
4.4.1 计算程序编制说明 98
4.4.2 余项截断法和Laguerre积分法计算结果的比较 98
4.4.3 舰船水压场计算与实验结果的比较 99
本章附录Laguerre求积公式 105
第5章 基于面元法的有限水深舰船水压场 107
5.1 有限水深Kelvin源Green函数另一表达式 107
5.1.1 Rankine源集合 108
5.1.2 局部扰动项 109
5.1.3 波函数项 112
5.2 Kelvin源Green函数计算结果的验证 113
5.2.1 Green函数导数值与差分值比较 113
5.2.2 薄船兴波阻力计算结果的比较 113
5.3 利用面元法离散船体表面 114
5.4 水面兴波与水底压力的计算 116
5.4.1 水面兴波 116
5.4.2 水底压力 116
5.4.3 水面兴波及其对应的水底压力 117
第6章 有限水深潜艇水压场 120
6.1 潜艇艇体水压场计算模型 120
6.1.1 细长体模型 120
6.1.2 回转体模型 121
6.1.3 有限水深Kelvin源Green函数方法 129
6.1.4 小结 134
6.2 带附体潜艇不计兴波影响的水压场计算模型 135
6.2.1 数学问题 135
6.2.2 Hess-Smith方法 136
6.2.3 编程计算与结果验证 139
6.2.4 船模C水压场的计算 144
6.2.5 小结 145
6.3 带附体潜艇计及兴波影响的水压场计算模型 145
6.3.1 计算模型 145
6.3.2 SUBOFF潜艇水压场计算结果及分析 146
6.3.3 船模C水压场计算结果及分析 150
6.3.4 小结 152
第7章 有限水深气垫船水压场 153
7.1 数学问题 153
7.2 求解方法 153
7.3 不同气垫面引起的水底压力变化 155
7.3.1 矩形气垫 155
7.3.2 椭圆形气垫 158
7.4 气垫船水压场特性分析 158
第3篇 舰船水压场特性获取方法及其工程应用 163
第8章 基于压力测量方法获取舰船水压场 163
8.1 船模及波浪水压场实验方法 163
8.1.1 相似原理 163
8.1.2 测量方法 165
8.2 船模水压场纵向通过曲线 168
8.2.1 船模A 168
8.2.2 船模B 173
8.2.3 船模C 177
8.3 波浪水压场特性曲线 180
8.3.1 规则波水压场 180
8.3.2 非规则波水压场 181
8.3.3 船模B及其与规则波相互作用的水压场 182
8.3.4 船模B及其与非规则波相互作用的水压场 184
第9章 基于波浪和速度测量方法获取舰船水压场 187
9.1 基于水面波形测量方法 187
9.2 基于有限水深海浪谱方法 193
9.3 基于扰动速度测量方法 195
第10章 舰船水压场预报软件的实现及其应用 199
10.1 舰船水压场预报软件的实现 199
10.1.1 软件功能 199
10.1.2 结果验证 200
10.2 舰船水压场预报软件的应用 201
10.2.1 负压延时预报 201
10.2.2 危险航速预报 202
参考文献 204