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

【摘要】： 當(dāng)前船舶阻力的預(yù)測(cè)大多數(shù)是用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算,或者做模型試驗(yàn)換算到實(shí)船阻力。前者有估算不準(zhǔn)且得不到船舶周圍流場(chǎng)的實(shí)際情況,而后者雖能較準(zhǔn)確的估算實(shí)船的總阻力,但依然對(duì)船舶的周圍流場(chǎng)、尾流場(chǎng)不能精確描述。而且模型試驗(yàn)還受到模型尺寸等實(shí)際因素制約不能進(jìn)行特殊情況下的試驗(yàn)。模型試驗(yàn)還花費(fèi)巨大以至增加了造船成本。 隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展,船舶計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,簡(jiǎn)稱CFD)方法在計(jì)算能力和實(shí)用化方面都發(fā)生了深刻的變化。其計(jì)算船舶的阻力和模擬周圍流場(chǎng)的流動(dòng)細(xì)節(jié)的功能越來(lái)越強(qiáng),精度上基本能達(dá)到工程應(yīng)用要求,而且花費(fèi)較模型試驗(yàn)少很多。 本文采用目前廣泛應(yīng)用的商業(yè)計(jì)算流體力學(xué)通用軟件FLUENT數(shù)值模擬具有自由液面的船舶的粘性流場(chǎng),自由液面采用VOF(Volume Of Fluid)法進(jìn)行處理。計(jì)算對(duì)象是已經(jīng)做過(guò)詳細(xì)試驗(yàn),比較成熟的系列60船型。通過(guò)大量的試算,選取一個(gè)合適的湍流模式,并確定湍流參數(shù)。將計(jì)算結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式估算結(jié)果和模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,給出波高、速度矢量等計(jì)算值。然后參考這一算例,又模擬計(jì)算了一條實(shí)尺度油船的摩擦阻力和粘性流場(chǎng)。 數(shù)值計(jì)算模擬結(jié)果表明,FLUENT可以比較精確的預(yù)報(bào)船舶的摩擦阻力。對(duì)于小尺度的船模,預(yù)報(bào)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(guò)與無(wú)自由液面的結(jié)果比較,清晰的顯示出自由液面對(duì)船舶粘性流場(chǎng)的影響。而且真實(shí)的模擬出實(shí)尺度船舶流場(chǎng)的壓力、流線情況。 這為商業(yè)計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT在計(jì)算具有自由表面的船舶阻力方面和其他性能研究的實(shí)用性和準(zhǔn)確性提供了一些依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 阻力 粘性流場(chǎng) FLUENT VOF方法
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究概況與進(jìn)展9-12
• 1.3 本文的主要工作12-14
• 2 粘性流場(chǎng)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(dòng)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(dòng)特點(diǎn)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(dòng)出口25-26
• 2.5.3 對(duì)稱邊界條件26
• 2.5.4 壁面條件26
• 2.6 運(yùn)動(dòng)界面數(shù)值追蹤和模擬26-29
• 2.6.1 運(yùn)動(dòng)界面追蹤問(wèn)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(jié)32-33
• 3 FLUENT軟件簡(jiǎn)介33-40
• 3.1 FLUENT概述33
• 3.2 GAMBIT簡(jiǎn)介33-37
• 3.2.1 GAMBIT的特點(diǎn)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(shè)定36-37
• 3.3 FLUENT求解器簡(jiǎn)介37-38
• 3.4 應(yīng)用FLUENT求解問(wèn)題的步驟38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 系列60船模的模擬計(jì)算40-59
• 4.1 船舶繞流概述40
• 4.2 計(jì)算對(duì)象40-41
• 4.3 GAMBIT建模41-42
• 4.4 設(shè)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(shè)定邊界條件48-49
• 4.7 FLUENT求解設(shè)定與計(jì)算49-58
• 4.7.1 網(wǎng)格導(dǎo)入49
• 4.7.2 計(jì)算模型設(shè)定49-50
• 4.7.3 邊界條件參數(shù)設(shè)定50
• 4.7.4 求解控制器設(shè)定50-51
• 4.7.5 初始化流場(chǎng)51
• 4.7.6 迭代設(shè)置51-52
• 4.7.7 計(jì)算結(jié)果與分析52-58
• 4.8 本章小結(jié)58-59
• 5 實(shí)尺度油船摩擦阻力及流場(chǎng)的模擬計(jì)算59-68
• 5.1 計(jì)算前處理59-60
• 5.2 湍流模式的選取60-61
• 5.3 求解設(shè)置61-62
• 5.4 計(jì)算結(jié)果與分析62-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況71-72
• 致謝72-73

【引證文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 魏炳君;球艏對(duì)游艇粘性流場(chǎng)及阻力影響的計(jì)算研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

2 陳建濤;小水線面雙體漁政船總體設(shè)計(jì)初步研究[D];大連理工大學(xué);2011年

3 曾鋒;動(dòng)水域測(cè)算靜水航速修正方法研究[D];重慶交通大學(xué);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(xué);2011年

5 曹元璞;大型艦船運(yùn)動(dòng)視景仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

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

8 姚誠(chéng)鈺;基于NAPA的新型高速船船體型線及其參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[D];江蘇科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：船舶阻力及粘性流場(chǎng)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(hào)：268714