本文關鍵詞：船舶阻力及粘性流場的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 當前船舶阻力的預測大多數(shù)是用經(jīng)驗公式來估算,或者做模型試驗換算到實船阻力。前者有估算不準且得不到船舶周圍流場的實際情況,而后者雖能較準確的估算實船的總阻力,但依然對船舶的周圍流場、尾流場不能精確描述。而且模型試驗還受到模型尺寸等實際因素制約不能進行特殊情況下的試驗。模型試驗還花費巨大以至增加了造船成本。 隨著計算機的快速發(fā)展,船舶計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,簡稱CFD)方法在計算能力和實用化方面都發(fā)生了深刻的變化。其計算船舶的阻力和模擬周圍流場的流動細節(jié)的功能越來越強,精度上基本能達到工程應用要求,而且花費較模型試驗少很多。 本文采用目前廣泛應用的商業(yè)計算流體力學通用軟件FLUENT數(shù)值模擬具有自由液面的船舶的粘性流場,自由液面采用VOF(Volume Of Fluid)法進行處理。計算對象是已經(jīng)做過詳細試驗,比較成熟的系列60船型。通過大量的試算,選取一個合適的湍流模式,并確定湍流參數(shù)。將計算結果與經(jīng)驗公式估算結果和模型試驗結果進行比較,給出波高、速度矢量等計算值。然后參考這一算例,又模擬計算了一條實尺度油船的摩擦阻力和粘性流場。 數(shù)值計算模擬結果表明,FLUENT可以比較精確的預報船舶的摩擦阻力。對于小尺度的船模,預報的總阻力相差在20%以內(nèi)。VOF法可以較好的反映出船體興波情況。通過與無自由液面的結果比較,清晰的顯示出自由液面對船舶粘性流場的影響。而且真實的模擬出實尺度船舶流場的壓力、流線情況。 這為商業(yè)計算流體力學軟件FLUENT在計算具有自由表面的船舶阻力方面和其他性能研究的實用性和準確性提供了一些依據(jù)。
【關鍵詞】：數(shù)值模擬 阻力 粘性流場 FLUENT VOF方法
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：U661
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究概況與進展9-12
• 1.3 本文的主要工作12-14
• 2 粘性流場數(shù)值模擬的基本原理14-33
• 2.1 引言14-15
• 2.2 控制方程15-19
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程15
• 2.2.2 動量守恒方程(即N-S方程)15-16
• 2.2.3 雷諾方程16-18
• 2.2.4 渦粘模型18-19
• 2.3 湍流模型19-21
• 2.3.1 零方程模型19
• 2.3.2 一方程模型19-20
• 2.3.3 兩方程模型(k-ε模型)20-21
• 2.4 壁面函數(shù)法21-24
• 2.4.1 近壁面流動特點21-22
• 2.4.2 壁面函數(shù)法22-24
• 2.5 邊界條件24-26
• 2.5.1 速度入口25
• 2.5.2 流動出口25-26
• 2.5.3 對稱邊界條件26
• 2.5.4 壁面條件26
• 2.6 運動界面數(shù)值追蹤和模擬26-29
• 2.6.1 運動界面追蹤問題的發(fā)展27
• 2.6.2 流體體積函數(shù)(VOF)方法27-29
• 2.6.3 VOF方程的求解29
• 2.7 數(shù)值方法29-32
• 2.7.1 離散方法29-30
• 2.7.2 SIMPLE算法30-31
• 2.7.3 網(wǎng)格生成31-32
• 2.8 本章小結32-33
• 3 FLUENT軟件簡介33-40
• 3.1 FLUENT概述33
• 3.2 GAMBIT簡介33-37
• 3.2.1 GAMBIT的特點33-34
• 3.2.2 GAMBIT的操作界面34-36
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分和邊界條件的設定36-37
• 3.3 FLUENT求解器簡介37-38
• 3.4 應用FLUENT求解問題的步驟38-39
• 3.5 本章小結39-40
• 4 系列60船模的模擬計算40-59
• 4.1 船舶繞流概述40
• 4.2 計算對象40-41
• 4.3 GAMBIT建模41-42
• 4.4 設定控制區(qū)域42-43
• 4.5 劃分網(wǎng)格43-48
• 4.5.1 劃分船體表面43-44
• 4.5.2 生成邊界層44-46
• 4.5.3 生成體網(wǎng)格46-48
• 4.6 GAMBIT中設定邊界條件48-49
• 4.7 FLUENT求解設定與計算49-58
• 4.7.1 網(wǎng)格導入49
• 4.7.2 計算模型設定49-50
• 4.7.3 邊界條件參數(shù)設定50
• 4.7.4 求解控制器設定50-51
• 4.7.5 初始化流場51
• 4.7.6 迭代設置51-52
• 4.7.7 計算結果與分析52-58
• 4.8 本章小結58-59
• 5 實尺度油船摩擦阻力及流場的模擬計算59-68
• 5.1 計算前處理59-60
• 5.2 湍流模式的選取60-61
• 5.3 求解設置61-62
• 5.4 計算結果與分析62-67
• 5.5 本章小結67-68
• 結論68-69
• 參考文獻69-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況71-72
• 致謝72-73

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬娟;萬德成;;典型標準水面船型阻力和黏性流場的計算[J];中國科學:物理學 力學 天文學;2011年02期

2 陳淑玲;楊松林;劉智;;基于FLUENT的五體船靜水中水動力特性數(shù)值模擬[J];江蘇科技大學學報(自然科學版);2012年06期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 封星;圍油欄攔油數(shù)值實驗平臺及攔油失效研究[D];大連海事大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 魏炳君;球艏對游艇粘性流場及阻力影響的計算研究[D];武漢理工大學;2011年

2 陳建濤;小水線面雙體漁政船總體設計初步研究[D];大連理工大學;2011年

3 曾鋒;動水域測算靜水航速修正方法研究[D];重慶交通大學;2011年

4 陳成;耙吸挖泥船船型與阻力性能研究[D];上海交通大學;2011年

5 曹元璞;大型艦船運動視景仿真研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

6 洪劍飛;舵角和航速影響下的船舶操縱運動建模與仿真[D];大連海事大學;2010年

7 李寶金;安全閥流場仿真與動態(tài)特性分析[D];太原理工大學;2012年

8 姚誠鈺;基于NAPA的新型高速船船體型線及其參數(shù)化設計研究[D];江蘇科技大學;2012年

  本文關鍵詞：船舶阻力及粘性流場的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：268714