本文關(guān)鍵詞：船舶操縱運(yùn)動(dòng)粘性水動(dòng)力數(shù)值與試驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在船舶設(shè)計(jì)階段對(duì)船舶水動(dòng)力性能的預(yù)報(bào),在船舶生產(chǎn)過(guò)程中具有重大的工程應(yīng)用價(jià)值,并且在目前是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。近十多年來(lái),隨著船舶CFD計(jì)算方法和計(jì)算能力的發(fā)展,數(shù)值預(yù)報(bào)精度的不斷提高,其對(duì)船舶優(yōu)化設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用也日益突出,并有與船模試驗(yàn)并駕齊驅(qū)、取代部分船模試驗(yàn)的趨勢(shì)。在船舶操縱性方面,這類方法雖處于初始階段,但已獲得重大進(jìn)展。目前,第25屆ITTC操縱性技術(shù)委員會(huì)正在組織一項(xiàng)旨在對(duì)各種預(yù)報(bào)操縱性的模擬方法進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)的比較研究。本文正是在這種背景下,利用CFD方法對(duì)船舶操縱運(yùn)動(dòng)粘性水動(dòng)力進(jìn)行了數(shù)值研究。 本文主要以三大主力船型中的大型油輪、上述比較研究中的標(biāo)準(zhǔn)船型之一KVLCC2為研究對(duì)象,主要對(duì)該船型船模在深水狀態(tài)下作斜航運(yùn)動(dòng)的粘性流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,計(jì)算了作用在船模上的橫向水動(dòng)力、艏搖力矩及表面壓力分布。 隨著船舶向大型化發(fā)展,通常的港灣、運(yùn)河等相對(duì)于這些超大型船舶成為限制航道,由于運(yùn)動(dòng)和受力特點(diǎn)的不同,船舶在限制水域中的操縱性和在無(wú)限水域中的操縱性有很大的不同,船舶在限制水域中航行時(shí)發(fā)生碰撞、觸底等海難事故的危險(xiǎn)性比在無(wú)限水域中航行時(shí)要大得多。所以,滿足IMO現(xiàn)行的船舶操縱性標(biāo)準(zhǔn)并不能確保船舶航行安全性;要切實(shí)提高航行安全性,迫切需要從研究限制水域中的船舶操縱運(yùn)動(dòng)與受力特點(diǎn)出發(fā)研究限制水域中的操縱性,并制定相應(yīng)的限制水域船舶操縱性標(biāo)準(zhǔn)。在這種背景下,本文計(jì)算了KVLCC2船模在淺水狀態(tài)下所受的橫向水動(dòng)力、艏搖力矩及表面壓力,并與深水情況進(jìn)行了對(duì)比,給出了相對(duì)于深水情況下水動(dòng)力修正系數(shù),以此來(lái)說(shuō)明水深對(duì)操縱運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力的影響。 為了參與ITTC操縱性技術(shù)委員會(huì)組織的比較研究,上海交通大學(xué)和中國(guó)船舶科學(xué)研究中心(702所)進(jìn)行了有效的合作,以KVLCC2為對(duì)象,在船池中進(jìn)行了斜拖試驗(yàn),測(cè)量了作用在船模上的水動(dòng)力。本文介紹了在上海交通大學(xué)拖曳水池中進(jìn)行的模型試驗(yàn),給出了KVLCC2船模的斜拖試驗(yàn)結(jié)果,并與本文的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了本文的計(jì)算結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：船舶操縱 水動(dòng)力 粘性流 CFD 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：U661.33
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 引言13-14
• 1.2 船舶操縱性預(yù)報(bào)研究進(jìn)展14-18
• 1.3 本文主要內(nèi)容18-19
• 第二章 船舶操縱運(yùn)動(dòng)粘性流計(jì)算基本理論和方法19-31
• 2.1 流體力學(xué)基本方程19
• 2.2 雷諾平均N-S 方程19-20
• 2.3 湍流模型20-22
• 2.3.1 K- ε模式20-21
• 2.3.2 K- ω模式21-22
• 2.4 湍流模型的近壁處理22-25
• 2.5 數(shù)值方法25-26
• 2.5.1 離散方法25-26
• 2.5.2 離散格式26
• 2.5.3 加速收斂技術(shù)26
• 2.6 自由面處理方法26-29
• 2.7 計(jì)算網(wǎng)格29-31
• 第三章 船模在深水中斜航運(yùn)動(dòng)粘性流場(chǎng)及水動(dòng)力計(jì)算研究31-44
• 3.1 引言31-32
• 3.2 計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分32-35
• 3.2.1 計(jì)算域33
• 3.2.2 邊界條件33-34
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分34-35
• 3.3 數(shù)值方法35
• 3.4 計(jì)算結(jié)果及分析35-43
• 3.5 小結(jié)43-44
• 第四章 KVLCC2 模型斜拖試驗(yàn)44-53
• 4.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>44
• 4.2 試驗(yàn)工況44-45
• 4.3 模型試驗(yàn)45-49
• 4.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析49-53
• 第五章 船模在淺水中斜航運(yùn)動(dòng)粘性流場(chǎng)及水動(dòng)力計(jì)算研究53-76
• 5.1 研究背景53-54
• 5.2 研究對(duì)象54-55
• 5.3 數(shù)值方法55
• 5.3.1 湍流模型55
• 5.3.2 邊界條件55
• 5.4 計(jì)算結(jié)果及其分析55-75
• 5.5 小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76-77
• 6.2 研究工作展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-85
• 致謝85-86
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加的科研項(xiàng)目86

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