本文關(guān)鍵詞：船舶水動力系數(shù)計算及在規(guī)則波中的運動預(yù)報，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟發(fā)展，船舶作為各國貿(mào)易往來的重要交通運輸工具，正朝著大型化、高速化和多樣化發(fā)展。而航道中船舶數(shù)量的增加使航道變得越來越擁擠，導致事故不斷發(fā)生。另一方面，在航行時由于受到風、浪、流的影響，船舶不可避免的發(fā)生搖蕩，如果在此時，出現(xiàn)了一些致命的操作失誤那將造成嚴重的后果。因而船舶操縱性和耐波性與船舶航行安全密切相關(guān)，必須對其進行預(yù)報。 在船舶設(shè)計階段采用CFD技術(shù)對船舶的水動力性能和在波浪中的運動機理進行預(yù)報，這對船舶的生產(chǎn)建造具有極大的實際意義和應(yīng)用價值。隨著計算機的快速發(fā)展和大量應(yīng)用，船舶CFD的計算能力也隨之增強，計算方法也不斷的推陳出新，計算精度也在不斷的提高。這使得船舶CFD技術(shù)對船舶優(yōu)化設(shè)計的作用也越加的重要，越來越有取代一部分船模試驗的趨勢。 本文以ITTC推薦的S-175集裝箱船的船模為研究對象，首先CFD方法對該船模進行阻力預(yù)報，采用SIMPLEC算法求解壓力速度耦合方程組，二階迎風格式離散對流項，標準壁面函數(shù)求解近壁面區(qū)域流動，分別采用標準k-ε，RNG k-ε以及SST k-ω模型計算不同來流速度下S-175試驗船模直航阻力系數(shù)。然后采用CFD方法模擬船模純橫蕩運動、純搖艏運動，獲得了相關(guān)水動力系數(shù)。其中考慮到計算的復(fù)雜性，忽略自由表面興波、附體和船模浮態(tài)的改變。最后基于三維線性勢流理論，運用流體動力學軟件HYDROSTAR，討論了低速航行船舶擾動流場速度勢的定解條件，并描述了采用擴展的邊界積分方法消除不規(guī)則頻率現(xiàn)象，根據(jù)剛體受力原理建立船舶運動微分方程，求解出船舶運動響應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：船舶操縱性 船舶耐波性 CFD 勢流理論
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：U661
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及研究意義10-13
• 1.2 船舶 CFD 技術(shù)研究進展13-15
• 1.2.1 船舶 CFD 回顧13-14
• 1.2.2 船舶 CFD 發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 船舶操縱性與耐波性研究概述15-19
• 1.3.1 船舶操縱性研究概述15-17
• 1.3.2 船舶耐波性研究概述17-19
• 1.4 本文主要的研究工作19-20
• 第2章 數(shù)值模擬的基本理論及方法20-35
• 2.1 計算流體動力學20-24
• 2.1.1 計算流體動力學簡介20-21
• 2.1.2 計算流體動力學的求解過程及主流軟件21-22
• 2.1.3 FLUENT 簡介22-23
• 2.1.4 HYDROSTAR 軟件介紹23-24
• 2.2 數(shù)學模型24-29
• 2.2.1 流體動力學控制方程24-25
• 2.2.2 湍流模型25-29
• 2.2.2.1 k-ε模型26-27
• 2.2.2.2 SST k-ω模型27-29
• 2.3 數(shù)值方法29-33
• 2.3.1 控制方程的離散化方法29-31
• 2.3.2 流場的數(shù)值計算31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第3章 S-175 試驗船模水動力性能數(shù)值計算35-49
• 3.1 計算模型和計算域35-38
• 3.1.1 計算模型35-36
• 3.1.2 計算域及網(wǎng)格劃分36-38
• 3.2 直航阻力數(shù)值模擬38-41
• 3.3 非定常水動力性能計算41-46
• 3.3.1 純橫蕩運動水動力性能計算42-44
• 3.3.2 純搖艏運動水動力性能計算44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-49
• 第4章 船舶運動的勢流理論求解方法49-60
• 4.1 概述49
• 4.2 非定常擾動勢定解條件的建立和求解49-55
• 4.2.1 非定常擾動勢的定解條件49-54
• 4.2.1.1 坐標系選取與入射波描述49-52
• 4.2.1.2 流場速度勢的分解及其定解條件52-54
• 4.2.2 非定常擾動勢求解的源匯分布法54-55
• 4.2.2.1 分布源積分方程的建立與求解54-55
• 4.2.2.2 面元法55
• 4.3 三維水動力系數(shù)和繞射勢的求解55-56
• 4.4 作用在船體上的流體載荷56-58
• 4.4.1 流體靜力載荷56-57
• 4.4.2 波浪力57-58
• 4.5 船舶運動響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)解58-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 S-175 集裝箱船在規(guī)則波中的運動預(yù)報60-72
• 5.1 HYDROSTAR 結(jié)構(gòu)和使用規(guī)定60-63
• 5.2 預(yù)報結(jié)果63-70
• 5.3 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果78-79
• 致謝79

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  本文關(guān)鍵詞：船舶水動力系數(shù)計算及在規(guī)則波中的運動預(yù)報，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：267375