臺灣博碩士論文加值系統

摘要 i
ABSTRACT iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 xi
符號說明 xvi
一、緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 本文架構 4
二、理論與數值方法 5
2.1 船體座標系統 5
2.2 兩棲船塢登陸艦之船體運動模擬 7
2.2.1 船體運動方程式 7
2.2.2 波浪作用力 9
2.3 登陸艇之船體運動模擬 10
2.3.1 統御方程式 10
2.3.2 Fluent 數值方法與理論背景 12
三、研究方法 27
3.1 以勢流程式計算船塢登陸艦之船體運動 29
3.1.1 建立登陸艦非線性動態模組 29
3.1.2 建立海象模擬模組 31
3.1.3 登陸艦船體運動Profile文件 32
3.2 以FLUENT模擬登陸艇之航行狀態 33
3.2.1 登陸艇船體幾何模型 34
3.2.2 模擬流場規劃、網格劃分 36
3.2.3 登陸艇吃水與質量間關係 38
3.2.4 重心位置 39
3.2.5 登陸艇航行速度 42
3.2.6 不同海象波譜、出口條件 44
3.3 驗證與評估 45
3.3.1 波浪傳遞驗證 45
3.3.2 網格獨立性驗證（Verification） 46
3.3.3 時間步長（Time Step Size）評估 48
3.4 船體運動響應振幅運算子（RAO） 48
四、模擬結果與討論 51
4.1 波浪傳遞驗證結果 51
4.2 網格獨立性驗證結果 52
4.3 時間步長評估結果 55
4.4 模擬船體資訊與海象條件 57
4.5 進塢條件模擬結果 59
4.5.1 LCM低速進塢、波向0度、海象3至5級 61
4.5.2 LCM低速進塢、波向180度、海象3至5級 66
4.5.3 LCM高速進塢、波向0度、海象3至5級 71
4.5.4 LCM高速進塢、波向180度、海象3至5級 76
4.5.5 LCU低速進塢、波向0度、海象1至3級 81
4.5.6 LCU低速進塢、波向180度、海象1至3級 86
4.5.7 LCU高速進塢、波向0度、海象1至3級 91
4.5.8 LCU高速進塢、波向180度、海象1至3級 97
4.5.9 進塢模擬結果歸納討論 103
4.6 RAO計算結果與安全性比較 109
4.6.1 RAO計算結果 109
4.6.2 時域與頻域評估進塢安全性之比較 121
五、結論與未來展望 124
5.1 結論 124
5.2 未來展望 126
參考文獻 127
附錄一 132
附錄二 133

[1]方志中，吳俊賢，2006，“操船導引系統應用於風浪中大型貨櫃船航行之研究”，中國造船暨輪機工程學刊, 25(4), pp. 213-220。
[2]Korvin-Kroukovsky B.V., Jacobs, W.R., 1952. “Pitching and Heaving Motions of a Ship in Regular Waves,” SNAME Trans. 65, pp. 590-632.
[3]Salvesen, N., Tuck ,E.O. and Faltinsen, O.M., 1970. “Ship Motions and Sea Loads,” Transactions of the Society Of Navel Architects and Marine Engineers, Vol.78, pp. 250-287.
[4]Kim, C. H., Chou, F. S. and Tien, D., 1980. “Motions and Hydrodynamic Load of a Ship Advancing in Oblique Waves,” Transactions of the Society Of Navel Architects and Marine Engineers, Vol. 88, pp.225-256.
[5]Fang, M.C., Lee, M.L. and Lee, C.K., 1993. “Time Simulation of Water Shipping for a Ship Advancing in Large Longitudinal Waves”, Journal of Ship Research, Vol. 37, No.2, pp. 126-137.
[6]方銘川，2017，“船艦高海象動態模擬與控制研究”，科技部補助專題研究計畫成果報告。
[7]Fang, M.C. and Luo, J.H., 2005. “The Nonlinear Hydrodynamic Model for Simulating a Ship Steering in Waves With Autopilot System,” Ocean Engineering, 32(11-12), pp. 1486-1502.
[8]徐玉樹，1997，“順浪中船舶之穩度安全性”，國立成功大學造船暨船舶機械工程研究所碩士論文。
[9]Li Y.L., Zhu R.C., Miao G.P., Fan Ju, Lu Zhi-Mei, 2012. “Simulation of Ship Motions Coupled with Tank Sloshing in Time Domain Based on OpenFOAM,” Journal of Ship Mechanics, 6(7), pp.750-758.
[10]林俊廷，2018，“浪中液櫃沖激效應與船舶運動交互影響之分析與驗證”，國立成功大學系統及船舶機電工程研究所碩士論文。
[11]Jones, D. A., Clarke, D. B., 2010. “Fluent Code Simulation of Flow around a Naval Hull: the DTMB 5415”, Technical rept.
[12]Ni, C.-b., Zhu, R.-c., Miao, G.-p., & Ju, F., 2011. “Hull gesture and resistance prediction of high-speed vessels,” Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 23(2), pp. 234-240.
[13]Jachowski, J., 2008. “Assessment of ship squat in shallow water using CFD,” Archives of Civil and Mechanical Engineering, 8(1), pp. 27-36.
[14]Shin, Hyun-Kyoung., Choi, Si-Hoon., 2011. “Analysis of Ship Squat in Confined Water Using CFD,” Journal of the Society of Naval Architects of Korea, Vol. 48, Issue 4, pp. 317-324.
[15]Lee, Z.Y., 2013, “The Application of the Neuro-Fuzzy Algorithm on the Portable Ship Dynamic Positioning Control System in Waves,” Department of System and Naval Mechatronic Engineering National Cheng Kung University Dissertation for Doctor of Philosophy.
[16]羅志宏，2001，“船隻在順波中波向穩定性與運動之分析”，國立成功大學造船暨船舶機械工程研究所碩士論文。
[17]Hamamoto, M . and Kim, Y .S., 1993. “A new coordinate system and the equations describing maneuvering motion of a ship in waves (in Japanese), ” Journal of the Society of Naval Architects of Japan, Vol. 173, pp. 209- 220.
[18]Hamamoto, M., Matsuda, A., and Ise, Y., 1994, “Ship motion and the dangerous zone of a ship in severe following seas (in Japanese),”Journal of the Society of Naval Architects of Japan, Vol . 175, pp. 69- 78.
[19]Rusche, H., 2002, “Computational fluid dynamics of dispersed two-phase flows at high phase fractions,” Technology & Medicine Department of Mechanical Engineering.
[20]林修頤，2014，“振盪衝擊式波浪能轉換器之數值模擬”，國立臺灣海洋大學機械與機電工程學系碩士論文。
[21]Chen, H., Qian, L., Ma, Z., Bai, W., Li, Y., Causon, D., & Mingham, 2019, “Application of an overset mesh based numerical wave tank for modelling realistic free-surface hydrodynamic problems,” Ocean Engineering, 176, pp. 97-117.
[22]虎門科技股份有限公司，2021，“Ansys Meshing課程”。
[23]Amir Faghri, Yuwen Zhang, 2006, “Transport Phenomena in Multiphase Systems,” Elsevier.
[24]Sommerfeld, M., 2017, “Numerical Methods for Dispersed Multiphase Flows,” Particles in Flows, pp. 327-396.
[25]Hirt, C.W and Nichols, B.D, 1981, “Volume of Fluid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries,” Journal of Computational Physics, Vol. 39, Issue 1, pp. 201-225.
[26]賈正綱，“二種舟必部形狀不同穿浪式雙體船之阻力性能比較”，國立成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文。
[27]DENG, R., HUANG, D.-b., ZHOU, G.-l., & SUN, H.-w, 2013, “Investigation on some factors effecting ship resistance calculation with CFD code FLUENT,” Journal of Ship Mechanics, 17(6) pp. 616-623.
[28]江宜澤，“應用計算流體力學方法探討船舶流體動力係數及操縱性能之研究”，國立台灣大學工學院工程科學及海洋工程學系碩士論文。
[29]Ansys, Inc., 2017, “Ansys Fluent17 Users Guide Open channel,”
[30]John Pike, 1999, “LSD-49 Harpers Ferry class,” Federation Of American Scientists.
[31]Ty Swartz., 2008, “USS Harpers Ferry (LSD-49),” https://en.wikipedia.org/wiki/USS_Harpers_Ferry_(LSD-49), 查詢日期：2022/04/28.
[32]林大衛，2006，“船舶運動模擬系統”，國立臺灣海洋大學資訊工程系碩士論文。
[33]Thoralf Doehring, “UNOFFICIAL US NAVY SITE,” https://www.navysite.de/, 查詢日期：2022/05/03.
[34]Friedman, N., 2002, “U.S. Amphibious Ships and Craft: An Illustrated Design History, ” Naval inst Pr.
[35]Naval History and Heritage Command, 1961, “USN 1054472 LCM(6) Landing Craft,” https://www.history.navy.mil/our-collections/photography/numerical-list-of-images/nara-series/usn/USN-1050000/USN-1054472.html.
[36]邱永芳，張富東，周宗仁，翁文凱，2009，“船舶運動數值模式建立之研究（四）”，交通塢運輸研究所。
[37]李承中，2013，“操縱船舶進出台中港之安全趨勢”，台灣海事安全與保安研究學刊。
[38]ANSYS Inc, 2009, “ANSYS Fluent 12.0 UDF Manual,”
[39]郭一羽，邱永芳，羅克信，1995，“淺海波浪頻譜模式之建立” 第十七屆海洋工程研討會暨1995兩岸港口及海岸開發研討會論文集。
[40]Berteaux, H. O., 1976, “Buoy engineering,” Umi Research Pr.
[41]ITTC, 2008, Recommended Procedures and Guidelines Uncertainty Analysis in CFD Verification and Validation Methodology and Procedures,International. Towing Tank Conference, 7.5-03-01-01,1-12.
[42]吳炳承，廖偉智，2021，“CFD船模阻力試驗中改善下沉量與俯仰角的預測”，第三十三屆中國造船暨輪機工程研討會暨科技部成果發表會。
[43]虎門科技股份有限公司，2019，“Ansys Fluent計算流體力學分析基礎課程”。