有限幅波理论下小水线面双体船非线性波激振动研究
小水线面双体船耐波性预报
小水线面双体船耐波性预报
陈锐;谢伟
【期刊名称】《中国舰船研究》
【年(卷),期】2008(003)001
【摘要】采用Choung M.Lee改进的切片理论及其公式,编制小水线面双体船耐波性预报软件.该软件可用于在各种波向角时,对不同航速小水线面双体船匀速航行中的运动响应进行预报,包括在规则波或不规则波中的垂荡、纵摇、横荡、横摇、首摇幅值预报,以及其它耐波性统计特性预报.利用本预报软件对某型试验船的耐波性能进行了计算,并与试验结果进行了比较分析,计算结果符合小水线面双体船的耐波性规律.本预报方法可为小水线面双体船的船型设计和稳定鳍选择提供耐波性方面的理论依据.
【总页数】4页(P9-12)
【作者】陈锐;谢伟
【作者单位】中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064
【正文语种】中文
【中图分类】U674.941
【相关文献】
1.小水线面双体船的耐波性研究和提高 [J], 史一鸣
2.小水线面双体船支柱斜度对其耐波性能影响分析 [J], 李冬琴;刘存杰;徐士友
3.小水线面双体船耐波性能CFD不确定度分析 [J], 邓磊;彭弘宇
4.基于移动脉动源格林函数的小水线面双体船耐波性时域计算方法研究 [J], 孙小帅;姚朝帮;熊鹰;叶青
5.基于移动脉动源格林函数的小水线面双体船耐波性频域计算 [J], 孙小帅;姚朝帮;熊鹰;叶青
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小水线面双体船阻力及其数值模拟方法研究
研究不足与展望
尽管本文取得了一定的研究成果，但 仍存在一些不足之处。首先，本文仅 对小水线面双体船的阻力进行了研究 ，未对其其他性能如稳定性、耐波性 等进行全面评估。未来可以对这些性 能进行深入研究，进一步了解小水线 面双体船的全面性能。
阻力性能是小水线面双体船设计的重要性 能指标，直接影响到船舶的航速、航程和 能耗。
传统的实验测试方法存在成本高、 周期长等问题，因此数值模拟方法 成为研究小水线面双体船阻力的重 要手段。
研究意义
01
通过研究小水线面双体船阻力及其数值模拟方法，有助于提高 船舶设计效率，缩短研发周期，降低研发成本。
02
其次，本文所提出的数值模拟方法虽 然能够模拟小水线面双体船的阻力， 但精度和效率仍需进一步提高。未来 可以尝试采用更先进的数值模拟技术 ，如高精度网格生成技术、湍流模型 等，以提高模拟精度和效率。
最后，小水线面双体船作为一种新型 船型，其设计和制造仍存在许多问题 需要解决。未来可以对小水线面双体 船的设计和制造进行深入研究，探索 更优化的设计方案和制造工艺，为实 际应用打下基础。
02
船舶操纵性
通过数值模拟方法可以评估船舶操纵性能，提高船舶操纵效率。
03
船舶流场分析
通过数值模拟方法可以分析船舶周围流场，了解流体对船舶的影响。
04
小水线面双体船阻力数值模拟应用
小水线面双体船模型建立
船体几何形状定义
根据小水线面双体船的设计特点 ，精确地定义船体的几何形状， 包括船体的长度、宽度、高度以 及船体的各个局部细节。
顶浪规则波中小水线面双体船纵向运动特性数值分析
顶浪规则波中小水线面双体船纵向运动特性数值分析邓磊;董文才;姚朝帮【摘要】基于RANS方程和VOF模型求解船体粘性兴波流场,采用Overset技术处理船体运动,开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area TwinHulls,SWATH)迎浪规则波中运动响应特性及其产生机理的研究.通过数值计算结果与模型试验结果的对比分析,验证了本文方法的有效性;在此基础上,分析了船体运动响应曲线中各峰值产生的原因及片体间相互干扰对SWATH船在波浪中运动响应的影响,发现其中一个峰值出现的原因为遭遇频率接近船体运动固有频率,由此发生共振;另一个峰值的出现则可能与SWATH特殊的船型及附体配置有关.由于SWATH船片体间的水动力干扰效应,SWATH船在波浪中运动响应峰值较单个片体响应峰值明显减小,且出现的位置向低频方向移动.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2016(038)008【总页数】6页(P5-10)【关键词】小水线面双体船;RANS;波浪中运动;纵向运动特性;片体间相互干扰【作者】邓磊;董文才;姚朝帮【作者单位】海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U661.32小水线面双体船（Small Waterplane Area Twin Hull，SWATH）耐波性能优异，较传统单体船而言具有波浪中的运动响应幅值较小、共振频率较低及波浪中失速小等优点［1 - 3］，但其较小的水线面一方面使得船体兴波较小；另一方面则导致该船型的纵向运动恢复力和力矩较小，纵向运动幅度较大，很容易出现纵向运动失稳，往往需要通过加装稳定鳍等附体来改善其纵向稳定性。
同时，SWATH 船片体间的相互干扰也会对其在波浪中的运动响应产生一定的影响。
对于 SWATH 船在波浪中的纵向运动特性以及片体间相互干扰对其在波浪中运动响应影响的研究，目前国内外选用的方法主要有：模型试验方法［4 - 5］、势流理论方法［6 - 7］和粘性 CFD 方法［8 - 9］。
一种绿色能源小水线面双体无人艇优化初步研究
一种绿色能源小水线面双体无人艇优化初步研究汤旸【摘要】文章针对小水线面双体无人艇,选取该无人艇的快速性、操纵性、耐波性和太阳能系统的目标函数,确定设计变量和约束条件的范围,建立了综合优化数学模型,并选取合适的优化算法,自主编写了一套优化设计软件,进行综合优化计算.先比较不同代数的粒子群算法的适应度函数值,而后选用粒子群算法作为主算法得出最好的5个个体信息,与自身及其他优化算法结合进行二次计算.最终得到小水线面双体船最优船型参数,研究结果可为小水线面双体无人艇各项性能优化的多目标、多变量及多约束条件综合优化问题提供参考.【期刊名称】《江苏科技信息》【年(卷),期】2019(036)006【总页数】4页(P28-30,53)【关键词】海洋;绿色能源;小水线面双体无人艇;优化;粒子群算法【作者】汤旸【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】O10 引言21世纪，世界各国纷纷把战略目标从陆地转向海洋。
伴随着海洋战略地位的日益凸显，军事战争武器的不断变革，无人作战系统将成为未来海上作战主力军。
因此，我国积极开展水面无人艇的艇型开发和性能研究，努力实现海洋强国的战略目标和中华民族的伟大复兴。
徐杰［1］将多学科设计优化方法运用到小水线面双体船（SWATH）的设计中，从而达到缩短船体设计周期，获取系统整体最优性能的目的。
李晔［2］发表了一种用于海洋监测的小水线面双体船设计的构想及分析，并取得了较好的效益。
为设计适用于海洋且利用绿色能源的小水线面双体无人艇，本文建立了综合优化数学模型，基于粒子群优化算法，编制优化软件［3］，通过大量计算验证了该程序可靠稳定，可为小水线面双体无人艇［4］总体设计提供重要的技术支撑，也对绿色能源小水线面双体无人艇的进一步深化研究提供一定的经验，具有良好的现实效益。
1 小水线面双体无人艇综合优化数学模型1.1 设计变量本文中优化设计变量选择以下参数：潜体长度Lh，潜体直径D1，支柱长度Ls，支柱最大宽度ts，船长L，船宽B，吃水T，浮心纵向位置Lcp，螺旋桨直径DP，盘面比 Aeo，螺距比PDP，螺旋桨转速N，设计航速VS，水翼展长ZC，水翼弦长XC，水翼初始攻角α，方形系数Cb，水线长Lw，水线面系数Cw，双体船片体间距C0，重心高度Zg。
小水线面双体船抗冲击特性数值研究
小水线面双体船抗冲击特性数值研究高峰;况贶【摘要】文章介绍了小水线面双体船型的特点,阐述其在军事领域的应用和发展前景.运用数值仿真方法计算水下非接触爆炸作用下小水线面双体船的结构变形和冲击环境,分析此船型结构抗冲击特性和全船冲击环境特点,提出在抗冲击设计时的重点设计区域和优化方向,为其军事应用提供技术积累.%The characteristics of SWATH have been described in this paper, as well as its application and prospect in military field. The structural deformation and shock environment of SWATH in underwater non-contact explosion have been calculated by numerical stimulation method, and the overall ship's structural impact resistance and the shock environment have been analyzed. The specific design area and the optimization direction during the impact resistance design have been put forward, which could be the technical experience for its military application.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2015(026)005【总页数】5页(P46-50)【关键词】小水线面双体船;结构抗冲击;冲击环境【作者】高峰;况贶【作者单位】海军装备部北京100841;海军驻上海沪东中华造船(集团)有限公司军代表室上海 200129【正文语种】中文【中图分类】U661.43引言小水线面双体船（SWATH船）是一型高科技、高附加值、高性能船舶。
小水线面双体船桨－轴－船体耦合振动和声辐射分析
小水线面双体船桨－轴－船体耦合振动和声辐射分析雷智洋;苏金鹏;华宏星【摘要】针对小水线面双体船螺旋桨－轴系－船体耦合系统，利用耦合有限元方法建立了水体－螺旋桨－轴系和船体－水体子系统的耦合动力学模型，进行谐响应计算得到各个子系统轴承连接点处的导纳，把轴承作为弹性连接单元，通过频响综合得到整个系统的频域响应，再由边界元计算得到声场响应。
该方法可考虑流固耦合螺旋桨的弹性、螺旋桨轴系与船体的耦合效应。
结果表明螺旋桨激励下船体辐射声功率的特征峰值主要有轴系的一阶纵振和螺旋桨的第一、二阶同向振动湿模态，即辐射噪声谱的特征体现在轴系和螺旋桨。
因此，针对螺旋桨激励下的桨－轴－船耦合系统部分的噪声，隐身设计的重要内容是螺旋桨和轴系参数的优化。
该方法可对桨－轴－船体耦合系统中螺旋桨和轴系的参数分析提供高效的分析手段，从而为隐身优化设计提出明确的指导方向，具有重要工程意义。
%To analyze a propeller-shaft-hull coupled system of a SWATH catamaran ship,the coupled FE method was employed to establish coupled dynamic models for water-propeller-shaft and hull-water subsystems.The mobilities of bearings connecting points of subsystems were computed.Bearings were modeled as flexible joints.Frequency response functions based the modal synthesis method were utilized to formulate the responses of the whole system in frequency domain.Then,the acoustic field response of the system was calculated with the boundary element method.The proposed method could consider the elasticity of propeller with water-solid interaction,and the coupling effect between propeller-shaft and hull.Analysis results showed that the characteristic frequencies of the hull's sound radiationpower are the 1 st longitudinal vibration mode of the shaft system and the 1 st and 2 nd vibration wet modes in the same directions of the propeller,so the design to reduce acoustic radiation is mainly focused on parameters of the shaft system and the propeller;meanwhile,the proposed method has high efficiency and advantages for parametric analysis of shaft system and propeller in a propeller-shaft-hull coupled system.The results were of great significance in practical stealth designs for warships.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2016(035)021【总页数】5页(P17-21)【关键词】小水线面双体船;桨 -轴 -艇耦合;频响综合;声辐射【作者】雷智洋;苏金鹏;华宏星【作者单位】上海交通大学振动、冲击、噪声研究所，上海 200240; 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240;上海交通大学振动、冲击、噪声研究所，上海 200240; 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240;上海交通大学振动、冲击、噪声研究所，上海 200240; 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240【正文语种】中文【中图分类】U661.44小水线面双体船具有良好的耐波性[1]，它的噪音小、舒适性好、航向稳定，通常用于科学考察领域，为了提高船体的舒适性、稳定性，船体的振动和噪声辐射是关键设计参数。
小水线面双体船横摇阻尼特性数值与试验研究
小水线面双体船横摇阻尼特性数值与试验研究孙小帅;姚朝帮;叶青【摘要】针对安装稳定鳍的小水线面双体船开展了零速静水自由横摇衰减数值与试验研究.通过不确定度分析验证数值计算方法的可靠性,进而对比船体的线性横摇阻尼和非线性横摇阻尼,并分析摩擦阻尼和稳定鳍对小水线面双体船横摇恢复力矩的影响规律.结果表明:由数值计算求得的自由横摇衰减曲线与试验结果吻合良好;在线性横摇运动假设下,线性横摇阻尼系数随着初始横倾角的增加而增大;将通过数值计算求得的非线性阻尼系数代入到非线性横摇运动方程中能准确地模拟船体的自由横摇衰减运动;摩擦阻尼和稳定鳍对小水线面双体船零速静水自由横摇时的横摇恢复力矩贡献很小.%A SWATH (small waterplane area twin hull) installed with stabilizing fins rolling freely in calm water was investigated by both numerical approach and experimental method.Uncertainty analysis was made to verify and validate the numerical method.Both linear roll damping and nonlinear roll damping were obtained and the contributions of the frictional damping and the stabilizing fins to the roll restoring moment were analyzed.The results illustrate that:the numerical free roll decay curve agrees well with the experiment;under the assumption of linear roll mode,the linear roll damping coefficient sees an upward trend with the increase of initial heel angle;the computed free roll decay curves using nonlinear damping coefficients agree well with the experimental results; the frictional damping and the stabilizing fins make minimal contributions to the roll restoring moment for the free roll decay motion in still water.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2017(039)006【总页数】9页(P71-78,142)【关键词】小水线面双体船;横摇阻尼;自由横摇衰减【作者】孙小帅;姚朝帮;叶青【作者单位】海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】U661.1船舶在波浪中的横摇运动相比其他自由度的运动呈现出更明显的非线性特征[1]，准确预报船舶横摇运动的关键在于求解船舶的非线性横摇阻尼。
小水线面双体型远洋调查作业船设计
2017年第5期 总第168期小水线面双体型远洋调查作业船设计葛兴国（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）［摘 要］小水线面双体型科学调查作业船因其优良性能而深受人们青睐，又因其设计难度大且前期研究工作投入多而使船舶设计人员望而却步。
该文以某型小水线面双体远洋调查作业船的设计为例，简述了设计中应重点关注的要点（即线型设计、质量控制、电力推进、低噪声螺旋桨设计等），可供同类型船舶设计参考应用。
［关键词］小水线面双体船；远洋调查作业船；设计要点［中图分类号］U674.951 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2017）05-0023-05On design of ocean research SWATHGE Xing-guo(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)Abstract : The ocean research Small Waterplane Area Twin-hull (SWATH) is popular because of its excellent performance. However, the difficulties in the design and the massive preliminary research work impose hindrance for the ship designers. It briefly introduces the design points of an ocean research SWATH, such as the line design, weight control, electric propulsion and low-noise propeller design. It can provide reference for the design of the similar ships.Keywords : small waterplane area twin-hull (SW A TH); ocean research ship; design point收稿日期：2017-07-10；修回日期：2017-08-05作者简介：葛兴国（1933-），男，研究员。
小水线面双体船在波浪上的运动和运动稳定性研究的开题报告
小水线面双体船在波浪上的运动和运动稳定性研究的开题报告一、研究背景随着海洋工程的发展，越来越多的人开始关注小水线面双体船的运动和稳定性问题。
小水线面双体船在设计和运用中具有良好的特性，如高速度、更强的稳定性和更低的阻力等，因此具有广泛的应用前景和市场需求。
但是，在波浪条件下，小水线面双体船的运动和稳定性问题尚未得到充分的研究。
本研究旨在分析小水线面双体船在波浪上的运动和运动稳定性，并提出相应的解决方案，以促进小水线面双体船的进一步应用和发展。
二、研究目的本研究的主要目的是分析小水线面双体船在波浪条件下的运动和运动稳定性问题，探索适用于小水线面双体船的船体结构设计和控制策略，以提高船舶的稳定性和安全性。
具体目标包括：1. 分析小水线面双体船在波浪条件下的运动特性，包括姿态、航行速度和加速度等参数的变化规律，建立运动模型。
2. 对小水线面双体船在波浪条件下的稳定性问题进行分析，包括侧倾角、升沉力和侧向力等参数的变化规律，建立稳定性模型。
3. 探讨小水线面双体船在波浪条件下的影响因素，包括波浪高度、波长、周期、风速等，分析它们与船舶运动和稳定性的关系。
4. 提出适用于小水线面双体船的船体结构设计和控制策略，包括减震设计、控制系统设计、航行路径规划等，以提高船舶的稳定性和安全性。
三、研究方法和流程1. 文献调研和资料收集，了解小水线面双体船的设计和应用现状，分析小水线面双体船在波浪条件下的运动特性和稳定性问题。
2. 建立小水线面双体船的运动模型和稳定性模型，分析影响因素和变化规律，得出数学模型。
3. 在数值计算软件中，采用CFD方法，对小水线面双体船在波浪条件下的运动和稳定性进行模拟，并优化船体结构设计和控制方案。
4. 通过实验验证和现场测试，验证模型和方法的有效性和可行性，并对研究结果进行分析和总结。
四、预期成果1. 建立小水线面双体船在波浪条件下的运动和稳定性模型，揭示其受到波浪等因素的影响情况。
2. 提出适用于小水线面双体船的船体结构设计和控制策略，以提高船舶的稳定性和安全性，并在理论和实验方面进行验证。
高性能小水线面双体船的船型设计及优化
高性能小水线面双体船的船型设计及优化作者：张旭杰杜友威张栋楠来源：《科技风》2019年第28期摘要：小水线面双体船具有推进效率高、耐波性能好、高速航行时阻力小等优点，本文将针对小水线面双体船在波浪中的阻力性能特点进行分析，并根据片体支柱距离的变化设计出优化方案，利用MAXSURF仿真模拟验证设计方案，得到不同支柱间距t时的兴波阻力系数变化规律，并分析其优化的合理性与实用性。
关键词：小水线面双体船;减阻优化;船型设计ShipDesign and Optimization of High Performance SWATHZhang Xujie Du Youwei Zhang DongnanQingdao Huanghai University ShandongQingdao 266427Abstract：Small waterplane catamaran has the advantages of high propulsion efficiency，good wave resistance and low resistance during high-speed navigation.This paper will analyze the resistance performance characteristics of small waterplane catamaran in the wave，and according to the distance of the strut pillar.The change design is designed to optimize the design scheme by using MAXSURF simulation to obtain the variation law of the wave-making resistance coefficient when the distance between different pillars is t，and analyze the rationality and practicability of the optimization.Key words：SWATH;drag reduction optimization;ship-form design小水線面双体船（small waterplane area twin-hull ship，简称为SWATH），又称半潜式双体船，是一种重要的高性能船型，具有推进效率高、耐波性能好、高速航行时阻力小、操作灵活、生存性高等优点[1][2]。
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第37卷第16期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.37No. 16 2018有限幅波理论下小水线面双体船非线性波激振动研究唐宇航$$陈志坚2(1.中国人民解放军92578部队，北京100161&2.海军工程大学舰船工程系，武汉430033)主商要！海浪是海洋环境中最为复杂的自然现象，其时空概率分布具有较大的随机性。
随着船舶制造吨位、尺度 的加大，以及船型的复杂化，船体总振动频率不断降低，以致与波浪激励力频率逐步靠近，进而带来了较为严重的波激振动问题。
目前，主要从线性和非线性的角度对波激振动进行研究，已有的线性理论往往难以解释低频激励诱发的船舶高频波激振动现象。
从引起波激振动激励的源头出发，指出有限幅波理论中含有高阶分量，在独立于船型情况下能有效地解释船舶在波浪中产生高阶振动的激励力来源;推导了受航速、航向、波高、波频等因素影响下的波浪激励力表达式，同时指出了评估波浪参数的决定方法。
利用虚拟质量法完成了双体船流固耦合波激振动响应计算，对比了该船在不同波频参与激励下，船体振动响应的差异。
结果表明:有限幅波中高阶成分可对船舶产生高频激励，微幅波理论在研究船舶高频振动方面具有一定的局限性。
关键词：有限幅波;非线性;波激振动;高频;小水线面双体船中图分类号：TH212;TH213.3 文献标志码：A D O I：10.13465/ki.jvs. 2018. 16. 022A study on nonlinear wave-induced vibration of SWATH under the limited-amplitude wave theoryTANGYuhang1，CHENZhijian2(1.Unit92578of tiie People* s Liberation A rm y of C hina(PLA)，Beijing100161，China；2.D epartm ent of Naval Architecture Engineering，Naval U niversity of Engineering，W uhan 430033，China)Abstract!Waves are the most complicated natural phenomena in marine environments because their space-time probability distributions are largely random.With the steady increase of ships’tonnages and scales alongwith their complexity，their hulls’total vibration frequencies are decreasing and gradually closing the frequency of wave excitation forces，thereby causing a more serious wave vibration problem.At present，wave vibration i s mainly discussed from linear and non-linear perspectives.With existing linear theory，i t i s often diicult to explain the high induced wave vilDration phenomenon.From the source of the wave excitation，i t was pointed out wave theory contains h igh-order components，which could effectively explain how a ship produces high-order vibration excitation without considering the type of ship.The expression of the wave excitation heading，wave height and wave frequency was deduced.At t!i e same time，the met!iod of determining the wave parameters was established.The response of the catamaran’s fluid-solid coupling wave excitation was completed by using the virtual mass method and comparison of the various ships’vibration r esponses under various wave freq results show that the high-order component of the finite-amplitude wave can produce high-frequen The theory micro-waves has some limitations in the study of high-frequency vibrations of ships.Key words：limited amplitude wave;non-linear；wave vibration；high frequency;small water plane船舶在较平稳的波浪中航行时出现显著的持续总 振动现象，称之为波激振动[1]。
目前，关于波激振动的 描述有线性和非线性之分，导致非线性波激振动原因基金项目：国家自然科学基金（51479205)收稿日期：2017-03 -13修改稿收到日期：2017-05 -11第一作者唐宇航男，博士,工程师,1991年生通信作者陈志坚男，博士，教授，博士生导师,1957年生有很多，一般人们认为是船-波间遭遇频率与总振动 频率存在倍频关系[:]以及其他非线性激励所致，例如 船舶剖面水线宽、附加质量以及水动力阻尼等引起的 非线性效应[3]。
海浪是海洋环境中最为复杂的自然现象，可分为长峰波和短峰波。
波浪对船舶的扰动可分为一阶力和 二阶力[4]，海洋工程结构受到的非线性波浪载荷也一 直是人们关注的重点，其主要是对二阶波浪力的研148振动与冲击2018年第37卷究[5_6]。
微幅波作为有限幅波的一阶近似，是描述线性波激振动常用波形;高阶有限幅波理论可以对波浪 的高阶成分进行描述，也称之为斯托克斯波，可以独立 于船型有效地解释船舶在波浪航行中产生高阶振动激 励力的来源。
美国学者曾经对线性和非线性波激振动的重要性 进行了论述，发现某305 W长大湖型矿砂船二阶和频非线性激励的贡献能接近线性波激振动的50%[7]。
G u等[8]也对船舶非线性弯矩的高阶调谐成分进行了 试验和理论研究。
H e等[9]研究了顶浪和斜浪下人射 波和频波激振动的二阶贡献，在一个典型海况计算中 发现，某些站号上非线性波激振动的増大使得总波激 振动达到了线性波激振动的5倍以上。
顾学康等[10]对一超大型油船进行了线性与非线性波激振动试验，非 线性波浪载荷中的某阶倍频成分很容易使船体梁产生 共振。
小水线面船具有与常规单体排水型船不同的特 殊结构形式，其总振动模态较为密集，且形式多样。
因此，其总振动受遭遇波浪影响较为严重，不同的遭遇波 浪频率、航向、航速以及波高均会较容易激起船体结构 的高频振动，而针对S W A T H船的波激振动研究较少。
为探究有限幅波中高阶波浪成分对小水线面双体 船的振动特性影响，本文从引起波激振动激励源人手，对波浪的频率特性进行分析，在结合高阶有限幅波理 论的基础上，推导了受航速、航向、波高、波频等因素影 响下的波浪激励力表达式，同时指出了评估波浪参数的决定方法。
利用虚拟质量法完成了双体船流固耦合 振动响应计算，对比了该船在不同波频参与激励下，船 体振动响应的差异。
波浪遭遇频率变化的低频波浪弯矩能量占主要成分，其它为一些倍频成份;有航速时，按船体梁一阶振动频率变化的高频波浪弯矩占主要成份，比波浪遭遇频率 的能量大得多，即存在高阶振动现象。
且在有船体梁 一'阶总振动频率与波浪遭遇频率之间存在倍数关系（。
若（是整数且较小，其峰值明显，则非线性波浪载荷中 的某阶倍频成份很容易使船梁产生共振。
因此，有必 要对波激振动力中遭遇频率的1倍频、2倍频、3倍频等高阶分量进行研究。
微幅波和有限幅波是描述波浪运动常用理论，其 波面随位置、时间呈现周期性的起伏，且不变其形状地 以固定波速向前传播，在外形上是近似的，如图1所 示，它们都属于规则波。
常用的微幅波理论是有限幅 波理论的一阶近似，有限幅波理论中含有高阶分量，可 以独立于船型、有效地解释船舶在波浪中产生高阶振 动的激励力来源。
微幅波理论要依赖于船体外表面的 非线性外型才能勉强解释波激振动的激励力的成因。
由于S W A T H支柱体的几何外型在垂向是直壁，故在小 水线面船上，基于微幅波理论的高阶激励力成因不再 存在。
Fig. 1 Finite-amplitude wave and micro-^wave diagraml波激振动响应计算理论i.i引起波激振动的激励理论研究和试验研究均认为，非线性波激振动是 由非线性波激力产生，且只能产生于船与波浪间的相 互作用。
马广宗[11]指出，由于船体横剖面或水线面在 首部沿深度方向和长度方向的变化是非线性的，从而 产生了非线性激励力，并给出了单体船迎浪时的一、二 阶波激力表达式= P*槡槡^+^H wv%Ls B2L e A H0^1 .16⑴■N= |L le22^#)1式中：L为船长；L〇为遭遇波长；：为船宽；H9为波 高；Q为吃水；+0为考虑浮力和流体动力阻力的修正 系数；L:和L为L y R的函数，8%为船与波浪的遭遇频率。
常规单体船进行波激振动试验中发现，零航速下15有限幅波理论下波激振动激励力静水面在风的作用下失去平衡，受重力和惯性力 影响，海面在静水面往复运动，形成波动。
设波的传播 方向为坐标铅垂向上，波动发生的水域I由下式 确定r&0(J#& &01：<—j<J<j(2 #-Q(&，j#&z & 0式中：Q(z，j)表示平面点（&，j#处的深度，而&(j#表 示由Q(&，j) =0解出的显函数。