本文關(guān)鍵詞：圓舭型快艇回轉(zhuǎn)橫傾角數(shù)值模擬初步分析

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【摘要】：船舶數(shù)值水池是最近幾年興起的利用數(shù)字仿真來計(jì)算模擬船舶運(yùn)動(dòng)受力的一種新手段，其中數(shù)值模擬的環(huán)境多樣性和多種求解技術(shù)是其主要的關(guān)鍵技術(shù)。 針對(duì)圓舭型快艇全速回轉(zhuǎn)時(shí)傾斜到一定角度時(shí)，，船舶出現(xiàn)加速傾斜的趨勢(shì)，穩(wěn)定后的橫傾角遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論公式計(jì)算的結(jié)果，約為理論計(jì)算值的3~5倍。利用不同的數(shù)值模型和混合網(wǎng)格有限體積法結(jié)合對(duì)Navier-Stokes方程進(jìn)行數(shù)值求解，建立了基于混合網(wǎng)格的非定常數(shù)值離散計(jì)算模型及計(jì)算方法，編寫了數(shù)值控制邊界條件，計(jì)算并分析回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)特性，探討了不同的參數(shù)變量下回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的受力及流體特性和壓力中心點(diǎn)的位置變化。 本文利用大型的數(shù)值計(jì)算軟件Fluent對(duì)某圓舭快艇進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，探討了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的受力和力矩以及流場(chǎng)信息。 本文分別采用了兩種方法對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的數(shù)值模擬進(jìn)行了探討。一種是基于MRF方法，通過轉(zhuǎn)換求解坐標(biāo)，將流體的離心加速度和科氏加速度變成源項(xiàng)添加到求解方程中求解。該型圓舭快艇航速為11.5kn，全速為13.5kn。我們選取了3、3.5、4、4.5和5倍船長(zhǎng)回轉(zhuǎn)半徑，和9、12、13、16和19kn及傾角為5、8、11、14、18度時(shí)的125個(gè)模型，通過數(shù)值模擬分析在不同回轉(zhuǎn)半徑、航速和橫傾角下的船舶受力和橫傾力矩的變化關(guān)系，比較幾種不同湍流模型的差異性和優(yōu)越性。同時(shí)通過查找規(guī)范，基于數(shù)值模擬結(jié)果線性插值和通過輔助作圖的方法，通過受力分析計(jì)算得到橫傾角與規(guī)范橫傾角的大小，分析壓力中心位置隨傾角的變化趨勢(shì)。 第二種是利用動(dòng)網(wǎng)格重構(gòu)技術(shù)在固定坐標(biāo)下求解，通過二維模型模擬逐步實(shí)現(xiàn)在三維動(dòng)網(wǎng)格模型和VOF模型實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)中波浪的對(duì)船舶橫傾影響，可以彌補(bǔ)MRF方法不能存在自由液面的缺點(diǎn)。在三維動(dòng)網(wǎng)格模型中，采用表面光滑的局部區(qū)域隨船舶一起運(yùn)動(dòng)的方法，將在不規(guī)則的船體表面的網(wǎng)格重構(gòu)調(diào)整到局部域光滑曲面，緩和了動(dòng)網(wǎng)格模型中節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的網(wǎng)格質(zhì)量變差和VOF模型對(duì)網(wǎng)格高質(zhì)量要求之間的矛盾，同時(shí)對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中六自由度的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討，指出了實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)的難點(diǎn)及切入點(diǎn)。同時(shí)研究對(duì)兩種常見的模擬回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行了模擬，通過闡述數(shù)學(xué)原理，設(shè)立對(duì)比模型通過比對(duì)分析兩種模型的缺點(diǎn)和可行性，為后面的研究提供參考。
【關(guān)鍵詞】：圓舭快艇 動(dòng)網(wǎng)格 回轉(zhuǎn) 數(shù)值模擬 橫傾
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U661.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• Contents10-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 船舶橫傾研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 靜水中船舶橫傾研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 航行中船舶橫傾研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 船舶性能數(shù)值水池技術(shù)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 船舶性能數(shù)值水池技術(shù)理論研究的發(fā)展16-18
• 1.3.2 船舶性能數(shù)值水池技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向18-19
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及方法19-22
• 第2章 CFD 數(shù)值方法與模型建立22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 CFD 軟件介紹及步驟分析22-24
• 2.3 CFD 數(shù)值模型24-30
• 2.3.1 控制方程24-27
• 2.3.2 湍流模型27-28
• 2.3.3 CFD 模型的離散28-29
• 2.3.4 離散方程求解29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第3章 基于 MRF 方法的數(shù)值計(jì)算與分析32-60
• 3.1 引言32
• 3.2 控制方程32-33
• 3.3 計(jì)算模型建立33-41
• 3.3.1 模型參數(shù)33-37
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分37-39
• 3.3.3 邊界條件39-41
• 3.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析41-49
• 3.4.1 不同半徑模型數(shù)值分析41-45
• 3.4.2 不同傾角模型數(shù)值分析45-47
• 3.4.3 不同速度模型數(shù)值分析47-49
• 3.5 不同湍流模型對(duì)數(shù)值模型的影響49-53
• 3.6 船舶受力平衡計(jì)算53-58
• 3.7 本章小結(jié)58-60
• 第4章 基于動(dòng)網(wǎng)格模型的水動(dòng)力數(shù)值研究60-72
• 4.1 引言60
• 4.2 計(jì)算模型60-61
• 4.2.1 動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)60-61
• 4.2.2 控制方程61
• 4.3 二維動(dòng)網(wǎng)格數(shù)值模擬61-63
• 4.4 三維動(dòng)網(wǎng)格數(shù)值模擬63-70
• 4.4.1 三維模型及邊界條件63-65
• 4.4.2 數(shù)值結(jié)果分析65-70
• 4.5 船舶回轉(zhuǎn)六自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)值探討70-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 第5章 基于 VOF 模型的數(shù)值初步研究72-82
• 5.1 引言72
• 5.2 圓柱繞流模型探討72-78
• 5.2.1 模型參數(shù)及邊界條件72-74
• 5.2.2 數(shù)值結(jié)果分析74-78
• 5.3 滑移網(wǎng)格模型探討78-80
• 5.3.1 模型參數(shù)及邊界條件78-79
• 5.3.2 數(shù)值結(jié)果分析79-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 結(jié)論與展望82-84
• 結(jié)論82-83
• 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文88-89
• 致謝89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：711671