船舶近场随机格林函数概率统计研究

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在数学上,格林函数对应于一个含有奇异点的Laplace方程的解,且满足沿水平方向的线性自由水面边界条件和无穷远处辐射条件。格林函数的主要意义在于求解波浪问题的边界积分方程。通过适当的数值方法,在计算机上可以用格林函数解决任意几何形状的这类问题。对船舶近场格林函数进行统计研究能够有效地将其应用到对船舶与海洋结构物航行的计算中去,也能够计算结构物与波浪之间的相互作用,对造船业以及船舶的航行方案及其相关领域都有着极其重要的指导意义。船舶近场随机格林函数概率统计研究能够加快船舶水动力的计算速度,缩短船舶设计的时间,提高新船型的研究质量。  本文对船舶近场二维随机格林函数进行了统计研究。推导出船舶近场二维无量纲随机格林函数的边值问题,得到了含单随机参数的随机格林函数的表达式,给出了船舶特征长度的分布密度、船长与波数的联合分布密度,确定了参数置信区间的计算式。最后利用参数的分布情况实现了格林函数概率分布的求解。具体完成的工作如下:  首先,应用广义δ函数和傅里叶变换以及傅里叶变换的逆变换,建立了船舶近场二维无量纲格林函数的边值问题,推导出无量纲格林函数的解析式。给出了随机格林函数概率分布、以及随机格林函数数字特征的形式表达式。  其次,采用两次对数变换的计算方法,确定了船舶特征长度的分布的参数,求出了船舶特征长度的分布密度表达式,给出了概率密度拟合误差分析结果。  再其次,根据海浪谱经验公式以及圆频率与波数之间的关系,推导出船长与波数的联合概率分布表达式,对船长与波数的联合分布计算的误差进行了分析。  最后,根据参数随机变量的置信区间,研究了随机格林函数的取值范围。给出了船舶近场二维随机格林函数概率分布的数值计算方法,对计算结果进行了分析。  本文创新点为:  1)建立了无量纲格林函数的边界问题,推导出随机格林函数的表达式;  2)给出了船舶特征长度分布的表达式、以及船长波数的联合分布表达式;  3)提出了随机格林函数置信区间的计算方法。
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