本文關鍵詞：數(shù)值流場環(huán)境下船舶Z型試驗模擬研究

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【摘要】：船舶操縱性是船舶重要水動力性能之一,與船舶航行的安全性和經濟性密切相關。隨著航運業(yè)和造船業(yè)的迅猛發(fā)展,現(xiàn)代化船舶向著大型化,高速化和專業(yè)化等方向發(fā)展,船舶航行的密度在不斷增大,船舶操縱的難度也在不斷加大。近年來,由于船舶操縱性原因而導致的碰撞、觸底等海難事故時有發(fā)生,不僅造成了巨大的經濟損失和人員傷亡,而且還嚴重的污染了海洋環(huán)境。為減少和避免因船舶操縱性而發(fā)生的海難事故和導致的嚴重后果,國際海事組織(International Maritime Organization, IMO)在1993年和2002年分別頒布了臨時和正式的船舶操縱性標準,對船舶設計階段的操縱性預報提供了定量的標準要求。至此以后,國際上掀起了對船舶操縱性研究的熱潮。近年來,隨著計算機科學技術的快速發(fā)展和數(shù)值模擬方法的不斷完善,計算流體力學(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法被越來越多地應用于船舶水動力方面的研究。本文基于CFD理論,采用雷諾平均NS(Reynolds averaged Navier-Stokes, RANS)方程作為控制方程,應用SST κ-ω湍流模型結合壁面函數(shù)使控制方程封閉；自由面模擬采用單相Level Set方法；螺旋槳模型采用體積力模型；采用重疊網格技術實現(xiàn)結構化網格的劃分和船舶6自由度運動；運用有限體積法(Finite Volume Method, FVM)對RANS方程進行離散,并采用PISO (Pressure implicit split-operator,壓力隱式算子分割)算法進行耦合求解；對船舶Z形10°/10°操縱試驗粘性流場進行數(shù)值模擬。本文以大連海事大學教學實習船“育鯤”輪為研究對象,數(shù)值模擬Z形10°/10°操縱試驗,通過將數(shù)值計算結果與實船試驗數(shù)據(jù)相比較,航向、舵角和速度誤差均在10%以內,并對自由面波形及船體和舵表面的壓力做出了分析。本文所采用的數(shù)值方法成功地實現(xiàn)船舶Z形操縱試驗的數(shù)值模擬,可為進一步研究更為復雜的操縱性問題提供參考和幫助。
【關鍵詞】：船舶操縱 Z形試驗 數(shù)值模擬 重疊網格
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及研究意義10-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要工作14-15
• 第2章 CFD基本理論及數(shù)值方法15-36
• 2.1 船舶CFD歷史發(fā)展及應用15-16
• 2.2 數(shù)學建模16-24
• 2.2.1 控制方程16-17
• 2.2.2 湍流模型17-23
• 2.2.3 壁面函數(shù)23-24
• 2.3 自由面的數(shù)值模擬24-26
• 2.4 數(shù)值方法26-31
• 2.4.1 離散方法26-28
• 2.4.2 離散格式28-29
• 2.4.3 PISO算法29-31
• 2.5 重疊網格31-34
• 2.5.1 挖洞的基本原理33-34
• 2.5.2 尋點的基本原理34
• 2.6 船舶6自由度運動求解34-36
• 第3章 數(shù)值水池的建立36-47
• 3.1 “育鯤”輪簡介36
• 3.2 模型的建立36-41
• 3.2.1 船體模型和舵模型的建立36-37
• 3.2.2 螺旋槳模型37-40
• 3.2.3 計算域模型的建立40-41
• 3.3 網格劃分41-45
• 3.4 邊界條件的設置45-47
• 第4章 Z形試驗數(shù)值模擬47-55
• 4.1 計算策略47
• 4.2 計算結果對比及分析47-54
• 4.2.1 航向和舵角47-48
• 4.2.2 航行中速度變化48-49
• 4.2.3 自由面波形49-50
• 4.2.4 壓力50-54
• 4.3 誤差分析54-55
• 第5章 結論與展望55-57
• 5.1 結論55-56
• 5.2 展望56-57
• 參考文獻57-63
• 致謝63-64
• 作者簡介64

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 鄒早建;;船舶操縱性研究進展[A];第六屆船舶力學學術委員會全體會議專集[C];2006年

2 李亭鶴;閻超;龍堯松;涂正光;;重疊網格自動生成方法研究[A];計算流體力學研究進展——第十二屆全國計算流體力學會議論文集[C];2004年

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本文編號：823965