發(fā)布時間：2017-04-30 09:11

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

【摘要】：自內(nèi)燃機成為動力裝置、以螺旋槳為推進器的鋼質(zhì)船舶問世以來,船體振動一直是一個嚴重的問題。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,船體振動問題愈來愈顯得突出。分析船體振動問題時，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與結(jié)構(gòu)力學理論和計算知識。目前船體與流體的耦合問題已成為船舶與海洋工程中的研究熱點。 本文借助流體力學軟件計算FLUENT和結(jié)構(gòu)有限元分析軟件ANSYS，針對處于水中運動的船舶，通過選取合適的計算條件，對船體結(jié)構(gòu)總振動進行流固耦合數(shù)值模擬計算。其中，流場分析部分對帶自由液面的船體周圍三維粘性流場進行了數(shù)值模擬，并討論了計算結(jié)果的有效性，為流固耦合振動分析提供了精確的流體載荷。 在對流固耦合原理和數(shù)值模擬方法詳細分析的基礎(chǔ)上，研究了FLUENT和ANSYS之間的耦合數(shù)據(jù)傳遞問題。在進行船體振動分析時，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行計算，通過比較驗證了本文流固耦合法的可靠性。同時，本文對某復(fù)雜集裝箱船體水下運動時的船體振動固有頻率進行求解，為解決復(fù)雜船體流固耦合問題以及帶自由液面情況下的耦合問題提供了有效的分析方法，為船舶設(shè)計和優(yōu)化提供一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：自由液面 流固耦合 附連水質(zhì)量 船體振動
【學位授予單位】：集美大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：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 船舶總振動計算方法簡介12-14
• 1.4 船舶總振動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 三維粘性流場數(shù)值模擬16-24
• 2.1 流場數(shù)學模型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 計算模型18-20
• 2.2 流場求解數(shù)值計算方法：20-22
• 2.2.1 控制方程的離散20-22
• 2.2.2 壓力-速度耦合問題的有限體積法22
• 2.3 流體域求解計算流程22-24
• 第3章 空間結(jié)構(gòu)振動數(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 船體周圍粘性流場繞流數(shù)值模擬31-42
• 4.1 計算模型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)雜船體計算模型37-38
• 4.4.2 計算結(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)振動分析42-55
• 5.1 附連水影響下船體振動計算研究42-43
• 5.1.1 附連水對船體總振動的影響42-43
• 5.1.2 劉易斯法附連水理論43
• 5.2 計算模型的建立43-45
• 5.2.1 WIGLEY 船體計算參數(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分析45-46
• 5.4 考慮附連水質(zhì)量影響的船體振動分析46-49
• 5.4.1 劉易斯法船體振動計算結(jié)果46-48
• 5.4.2 流固耦合法船體振動計算結(jié)果48-49
• 5.4.3 計算結(jié)果分析49
• 5.5 船體水下運行時振動分析49-51
• 5.5.1 耦合求解過程49-50
• 5.5.2 計算結(jié)果和分析50-51
• 5.6 復(fù)雜船體流固耦合結(jié)構(gòu)振動應(yīng)用51-54
• 5.6.1 計算模型52
• 5.6.2 計算結(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58-61
• 附錄61-63
• 在學期間發(fā)表的學術(shù)論文63

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 湯紅霞;有限元法計算高速船垂向振動[J];船舶;1998年04期

3 趙德有;船體垂向總振動固有頻率近似計算[J];大連工學院學報;1979年01期

4 趙德有,李占英,洪明,崔宏武,羅志雍;船體總振動固有頻率實用計算方法[J];大連理工大學學報;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數(shù)值模擬[J];哈爾濱工程大學學報;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力響應(yīng)分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2005年03期

7 徐敏;安效民;陳士櫓;;一種CFD/CSD耦合計算方法[J];航空學報;2006年01期

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

9 劉燦波;;垂直船首對提高推進性能的效果探討[J];機電設(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[J];武漢交通科技大學學報;1996年06期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 郝亞娟;彈性薄板與流體耦合作用的力學分析[D];燕山大學;2010年

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

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

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

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

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

6 王天元;頻域子結(jié)構(gòu)法[D];同濟大學;2007年

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

8 殷玉梅;船舶振動建模方法研究[D];大連理工大學;2007年

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

10 黃志敏;不對稱雙體船振動特性分析[D];大連理工大學;2008年

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

本文編號：336579