华南理工大学学报(自然科学版)

作者：刘虓, 周全, 樊天慧, 等

单位：华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510640

关键词：自由液面,浮态,四面体,双重迭代

基金：国家自然科学基金资助项目(51709118);广东省促进经济高质量发展专项（海洋经济发展）重点项目(GDNRC［2021］39)

针对液舱内自由液面对浮态和稳性的影响，文中提出了一种新的多凸体组合结构浮态算法。该方法将浮体和液舱分解成多个四面体单元，通过分析每个四面体与水面/液面的相对位置关系来确定浮体的浮力和浮心以及液舱液体的重心。该方法还提出了一种改进的双重迭代法用来确定多凸体组合结构的浮态：内层迭代法模拟浮体的升沉运动，得到浮体外的水面方程和液舱内的液面方程；通过外层迭代法模拟浮体的旋转运动。两种迭代方法交替进行，直至浮体的重力作用线和浮力作用线之间的距离满足精度要求，同时重力等于浮力。自编程序对某半潜船和某半潜式海洋平台的多种典型工况进行了浮态计算，同时也考虑了自由液面影响。此外利用Maxsurf建模进行了对比分析，还利用AUTOCAD进行了精度验证。对照结果表明：该研究提出的算法可以考虑自由液面对浮态的影响，原理清晰，收敛性好；算法无论对传统的单凸体结构（例如单体船），还是多凸体结构（例如多体船、漂浮式海洋平台等）均更容易取得准确解，且计算效率更高；算法可以实现“搭积木”式的建模方式，多工况建模时可以极大地减小工作量；算法无需依赖国外第三方图形平台（比如AUTOCAD、CATIA），可为我国相关工业软件的国产化打下良好的基础。

来源：2024年第5期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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