本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合方法的船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自內(nèi)燃機(jī)成為動(dòng)力裝置、以螺旋槳為推進(jìn)器的鋼質(zhì)船舶問(wèn)世以來(lái),船體振動(dòng)一直是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。尤其在近代，，隨著船舶大型化、快速化方向發(fā)展以及船體結(jié)構(gòu)的日益減輕,船體振動(dòng)問(wèn)題愈來(lái)愈顯得突出。分析船體振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，必須考慮流體與結(jié)構(gòu)的相互作用，這將涉及到流體力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)理論和計(jì)算知識(shí)。目前船體與流體的耦合問(wèn)題已成為船舶與海洋工程中的研究熱點(diǎn)。 本文借助流體力學(xué)軟件計(jì)算FLUENT和結(jié)構(gòu)有限元分析軟件ANSYS，針對(duì)處于水中運(yùn)動(dòng)的船舶，通過(guò)選取合適的計(jì)算條件，對(duì)船體結(jié)構(gòu)總振動(dòng)進(jìn)行流固耦合數(shù)值模擬計(jì)算。其中，流場(chǎng)分析部分對(duì)帶自由液面的船體周圍三維粘性流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并討論了計(jì)算結(jié)果的有效性，為流固耦合振動(dòng)分析提供了精確的流體載荷。 在對(duì)流固耦合原理和數(shù)值模擬方法詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，研究了FLUENT和ANSYS之間的耦合數(shù)據(jù)傳遞問(wèn)題。在進(jìn)行船體振動(dòng)分析時(shí)，分別采用考慮附連水質(zhì)量影響的劉易斯公式法和流固耦合法進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)比較驗(yàn)證了本文流固耦合法的可靠性。同時(shí)，本文對(duì)某復(fù)雜集裝箱船體水下運(yùn)動(dòng)時(shí)的船體振動(dòng)固有頻率進(jìn)行求解，為解決復(fù)雜船體流固耦合問(wèn)題以及帶自由液面情況下的耦合問(wèn)題提供了有效的分析方法，為船舶設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：自由液面 流固耦合 附連水質(zhì)量 船體振動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U661.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-16
• 1.1 論文的研究背景和意義9-10
• 1.2 流固耦合計(jì)算方案10-12
• 1.2.1 流固耦合概述及研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 流固耦合分析方式11-12
• 1.2.3 流固耦合數(shù)值分析方法12
• 1.3 船舶總振動(dòng)計(jì)算方法簡(jiǎn)介12-14
• 1.4 船舶總振動(dòng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 三維粘性流場(chǎng)數(shù)值模擬16-24
• 2.1 流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型16-20
• 2.1.1 控制方程16-17
• 2.1.2 湍流模型17-18
• 2.1.3 自由液面-VOF 計(jì)算模型18-20
• 2.2 流場(chǎng)求解數(shù)值計(jì)算方法：20-22
• 2.2.1 控制方程的離散20-22
• 2.2.2 壓力-速度耦合問(wèn)題的有限體積法22
• 2.3 流體域求解計(jì)算流程22-24
• 第3章 空間結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)值模擬方法24-31
• 3.1 單元類型的選擇24-27
• 3.1.1 十節(jié)點(diǎn)四面體等參單元24-25
• 3.1.2 等參單元的應(yīng)變矩陣25-26
• 3.1.3 等參單元的應(yīng)力矩陣26
• 3.1.4 等參單元的剛度矩陣26-27
• 3.2 結(jié)構(gòu)小位移彈性理論基礎(chǔ)27-29
• 3.2.1 最小位能原理和最小余能原理27-28
• 3.2.2 流體-結(jié)構(gòu)耦合振動(dòng)基本方程式28-29
• 3.3 邊界條件29-30
• 3.4 結(jié)構(gòu)分析流程圖30-31
• 第4章 船體周圍粘性流場(chǎng)繞流數(shù)值模擬31-42
• 4.1 計(jì)算模型31-32
• 4.1.1 物理模型31
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分31-32
• 4.2 邊界條件32
• 4.3 計(jì)算結(jié)果及分析32-37
• 4.4 復(fù)雜船體繞流數(shù)值模擬37-41
• 4.4.1 復(fù)雜船體計(jì)算模型37-38
• 4.4.2 計(jì)算結(jié)果和分析38-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 第5章 船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析42-55
• 5.1 附連水影響下船體振動(dòng)計(jì)算研究42-43
• 5.1.1 附連水對(duì)船體總振動(dòng)的影響42-43
• 5.1.2 劉易斯法附連水理論43
• 5.2 計(jì)算模型的建立43-45
• 5.2.1 WIGLEY 船體計(jì)算參數(shù)43-44
• 5.2.2 網(wǎng)格劃分44-45
• 5.3 不考慮流體影響的船體振動(dòng)分析45-46
• 5.4 考慮附連水質(zhì)量影響的船體振動(dòng)分析46-49
• 5.4.1 劉易斯法船體振動(dòng)計(jì)算結(jié)果46-48
• 5.4.2 流固耦合法船體振動(dòng)計(jì)算結(jié)果48-49
• 5.4.3 計(jì)算結(jié)果分析49
• 5.5 船體水下運(yùn)行時(shí)振動(dòng)分析49-51
• 5.5.1 耦合求解過(guò)程49-50
• 5.5.2 計(jì)算結(jié)果和分析50-51
• 5.6 復(fù)雜船體流固耦合結(jié)構(gòu)振動(dòng)應(yīng)用51-54
• 5.6.1 計(jì)算模型52
• 5.6.2 計(jì)算結(jié)果和分析52-54
• 5.7 本章小結(jié)54-55
• 第6章 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 總結(jié)55-56
• 6.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 附錄61-63
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 岳鵬;黎勝;趙德有;;船體薄壁梁彎扭耦合振動(dòng)的流固耦合分析[J];船舶力學(xué);2009年02期

2 湯紅霞;有限元法計(jì)算高速船垂向振動(dòng)[J];船舶;1998年04期

3 趙德有;船體垂向總振動(dòng)固有頻率近似計(jì)算[J];大連工學(xué)院學(xué)報(bào);1979年01期

4 趙德有,李占英,洪明,崔宏武,羅志雍;船體總振動(dòng)固有頻率實(shí)用計(jì)算方法[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1990年03期

5 黃德波;張雨新;鄧銳;李佳;;單體與三體高速船舶粘性流場(chǎng)數(shù)值模擬[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期

6 劉加海,張洪雨,鄧忠超;懸臂式鋼閘板在波浪荷載作用下動(dòng)力響應(yīng)分析[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

7 徐敏;安效民;陳士櫓;;一種CFD/CSD耦合計(jì)算方法[J];航空學(xué)報(bào);2006年01期

8 張少雄;楊永謙;;船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接計(jì)算中慣性釋放的應(yīng)用[J];中國(guó)艦船研究;2006年01期

9 劉燦波;;垂直船首對(duì)提高推進(jìn)性能的效果探討[J];機(jī)電設(shè)備;2010年02期

10 張少雄,吳秀恒,楊永謙,陳超核;薄壁梁型船舶結(jié)構(gòu)的水彈性自由振動(dòng)[J];武漢交通科技大學(xué)學(xué)報(bào);1996年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 郝亞娟;彈性薄板與流體耦合作用的力學(xué)分析[D];燕山大學(xué);2010年

2 劉建閩;平流層飛艇繞流場(chǎng)與膜結(jié)構(gòu)大變形的耦合計(jì)算[D];上海交通大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 章程;帶自由表面粘性流場(chǎng)與水下結(jié)構(gòu)物動(dòng)邊界流固耦合的數(shù)值模擬[D];華南理工大學(xué);2011年

2 張瑞琴;基于流固耦合的葉片氣動(dòng)彈性分析[D];南京航空航天大學(xué);2009年

3 陳偉;水下結(jié)構(gòu)流固耦合及聲輻射數(shù)值方法研究[D];華中科技大學(xué);2009年

4 李翠霞;水下運(yùn)行結(jié)構(gòu)自振特性研究[D];太原理工大學(xué);2004年

5 曾強(qiáng);壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片流固耦合計(jì)算及軟件集成研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

6 王天元;頻域子結(jié)構(gòu)法[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

7 張曉波;船底結(jié)構(gòu)砰擊時(shí)的流固耦合數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2007年

8 殷玉梅;船舶振動(dòng)建模方法研究[D];大連理工大學(xué);2007年

9 孫洋;附加水質(zhì)量對(duì)船體總振動(dòng)固有頻率影響的研究[D];大連理工大學(xué);2008年

10 黃志敏;不對(duì)稱雙體船振動(dòng)特性分析[D];大連理工大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合方法的船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：336579