Масюк Сергій Володимирович. Чисельне моделювання гідродинамічної взаємодії суден в умовах обмеженого фарватеру : Дис... канд. наук: 01.02.05 - 2009.
Анотація до роботи:
Масюк С. В.Чисельне моделювання гідродинамічної взаємодії суден в умовах обмеженого фарватеру. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.02.05 – механіка рідини, газу і плазми. – Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, 2008.
На основі методу граничних елементів (МГЕ) побудована тривимірна чисельна модель гідродинамічної взаємодії тіл, що рухаються у ідеальній нестисливій рідині. Для апроксимації граничної поверхні використовуються плоскі трикутні панелі. Розроблено метод аналітичного обчислення сингулярних інтегралів по панелям (які є основою МГЕ) від функції Гріна для джерела та її нормальної похідної. На основі чисельних розрахунків проведено аналіз впливу геометричних параметрів потоку (глибина води, розташування суден один відносно одного, форма суден) та відносної швидкості суден на характер їх гідродинамічної взаємодії. Проведено розрахунки взаємодії суден різних форм з гідротехнічною спорудою прямокутної форми. Вивчено вплив довжини споруди, а також форми та розміру зануреної частини судна на характер гідродинамічної взаємодії. Показано, що наявність у фарватері течії суттєво впливає на сили гідродинамічної взаємодії між судном та гідротехнічною спорудою.
На основі методу граничних елементів побудована тривимірна чисельна модель гідродинамічної взаємодії тіл у ідеальній нестисливій рідині.
Проведено аналіз впливу геометричних параметрів потоку (глибина води, розташування суден один відносно одного, форма суден) на характер їх гідродинамічної взаємодії. Виявлено:
сили гідродинамічної взаємодії значно збільшуються зі зменшенням кліренсу під дном судна, а також зі зменшенням відстані між судами;
форма суден більше впливає на відхиляючий момент, ніж на бокову силу;
значення бокової сили та моменту є мінімальними для судна еліптичної і максимальними для судна з вертикальними бортами.
Знайдено залежність сил взаємодії від відносної швидкості суден:
при розходженні суден, при обгоні а також при проходженні рухомого судна повз нерухоме характер взаємодії близький для різних глибин, поперечних відстаней між судами та швидкостей суден; поперечна сила діє на обидва судна наступним чином: при зменшенні відстані між міделями суден спочатку відбувається відштовхування, далі – притягання, після розходження міделів суден – знову відштовхування; залежність гідродинамічного моменту для обох суден від повздовжнього зміщення має такий вигляд: спочатку відворот від судна партнера, далі поворот до судна-партнера і знову відворот від судна-партнера;
при рухові двох суден з різними швидкостями більша гідродинамічна сила та момент діють на те судно, що рухається повільніше; бокова сила і відхиляючий момент, що діє на більш повільне судно, зростають зі збільшенням швидкості та розмірів судна-партнера;
бокова сила та відхиляючий момент, які діють на пришвартоване судно, пропорційні квадрату швидкості судна, яке проходить повз нього.
Проведено чисельне моделювання взаємодії судна з гідротехнічною спорудою прямокутної форми. На всій ділянці взаємодії на судно діє бокова сила спрямована до споруди незалежно від форми судна. Характер залежності гідродинамічного моменту від повздовжнього зміщення може значно варіюватися залежно від реальної форми судна.
Показано, що наявність течії суттєво впливає на гідродинамічну взаємодію між судном та гідротехнічною спорудою. При зустрічній течії швидкість якої складає 10% від швидкості судна бокова гідродинамічна сила та момент можуть зрости в декілька разів порівняно зі стоячою водою, а у випадку попутної течії гідродинамічний момент зменшується і може змінити свій знак на протилежний. Це пояснюється істотним звуженням потоку в області між гідротехнічною спорудою та судном.
Публікації автора:
Горбань В. О. Гідродинамічна взаємодія суден на мілководді / В. О. Горбань, С. В. Масюк // Прикладна гідромеханіка. – 2007. – 9 (81), № 4. – С. 17–29.
Горбань В. О. Чисельне моделювання гідродинамічної взаємодії тіл, що рухаються в рідині / В. О. Горбань, С. В. Масюк // Прикладна гідромеханіка. – 2006. – 8 (80), № 3. – С. 27–49.
Масюк С. В. Гідродинамічна взаємодія суден з береговими спорудами на мілкій воді / С. В. Масюк // Прикладна гідромеханіка. – 2008. – 10(82), № 3. – С. 77–81.
Масюк С. В. Расчет аэродинамического взаимодействия между телами методом граничных элементов : материалы Шестой и седьмой международных школ-семинаров [“Модели и методы аэродинамики”], (Евпатория, 5–14 июня 2007 р.) / С. В. Масюк. – М. : МЦНМО, 2007. – С. 185-186.
Масюк С. В. Численный расчет гидродинамического взаимодействия судна с прямоугольным выступом : материалы Восьмой международной школы-семинара [“Модели и методы аэродинамики”], (Евпатория, 4–13 июня 2008 г.) / С. В. Масюк. – М. : МЦНМО, 2008. – С. 106-107.
Масюк С. В. Використання панельного методу граничних елементів для розрахунку аеродинамічної взаємодії тіл : матеріали VIII міжнародної наукової конференції студентів та молодих учених [“Політ”] (Київ, 10–11 квітня 2008 р.) / С. В. Масюк / М-во освіти і науки України, Нац. авіац. ун-т.– K. : Нац. авіац. ун-т. – 2008. – С. 24.
Масюк С. В. Моделювання гідродинамічної взаємодії суден та гідротехнічних споруд за допомогою методу граничних елементів : тези науково-практичної конференції [“Комп’ютерна гідромеханіка”] (Київ, 30 вересня–1 жовтня 2008 р.) / С. В. Масюк / Інститут гідромеханіки.– K. : Інститут гідромеханіки. – 2008.– С. 32-33.
