船舶在斜浪中航行時,容易發(fā)生橫搖與橫傾運動,這會使得船艏在發(fā)生砰擊現象時帶偏轉角度,此時的砰擊載荷比船舶在頂浪中航行時的砰擊載荷更加嚴重。如果持續(xù)發(fā)生這種砰擊現象,就會導致船艏結構發(fā)生變形,甚至會引發(fā)船艏結構的破壞,危及船舶的安全性能。因此合理預報船艏在有轉角下落時的砰擊載荷和結構動響應,對船舶在斜浪中航行的安全具有重要意義�；谝陨犀F狀,本文提出了CFD+FEM方法對無轉角和有轉角楔形體艙段結構入水砰擊進行研究。本文首先提出了采用開源CFD軟件OpenFOAM預報二維無轉角楔形體剖面砰擊載荷的方法。本文基于OpenFOAM軟件中兩相流求解器InterDyMFOAM開發(fā)了數值模擬二維無轉角楔形體剖面入水砰擊的程序包,模擬了入水砰擊過程的壓力和加速度時域響應過程,與入水砰擊模型試驗進行了對比分析,吻合很好,并對程序算法進行了敏感性分析。其次將程序算法應用于二維有轉角楔形體剖面入水砰擊載荷研究。然后,本文在OpenFOAM的基礎上將自行開發(fā)的預報二維無轉角和有轉角楔形體剖面入水砰擊載荷的程序算法推廣到三維,將數值模擬結果與試驗結果進行了對比分析,吻合很好,并討論了三維效應。接著將二維與三維...

【文章頁數】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 砰擊問題國內外研究現狀
        1.2.1 波浪中船舶砰擊載荷預報研究
        1.2.2 局部結構砰擊載荷預報研究
        1.2.3 局部結構砰擊動響應預報研究
    1.3 本文的主要工作
第2章 局部結構砰擊載荷與動響應數值模擬方法研究
    2.1 預報砰擊載荷的CFD方法
        2.1.1 控制方程與離散方法
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 自由表面捕捉技術
        2.1.4 動網格技術
        2.1.5 OpenFOAM程序算法
    2.2 預報砰擊動響應的FEM方法
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 求解方法
        2.2.3 CFD+FEM程序算法
    2.3 本章小結
第3章 二維楔形體剖面砰擊載荷數值模擬研究
    3.1 實驗介紹
    3.2 二維無轉角楔形體剖面砰擊載荷數值模擬研究
        3.2.1 無轉角模型建立
        3.2.2 數值模擬算法研究
        3.2.3 不同高度模擬結果與試驗結果對比
    3.3 二維有轉角楔形體剖面砰擊載荷數值模擬研究
        3.3.1 有轉角模型建立與網格劃分
        3.3.2 模擬結果與試驗數據對比
        3.3.3 不同高度模擬結果與試驗結果對比
    3.4 本章小結
第4章 三維楔形體艙段砰擊載荷數值模擬研究
    4.1 三維無轉角楔形體艙段砰擊載荷數值模擬研究
        4.1.1 無轉角模型建立與網格劃分
        4.1.2 模擬結果與試驗數據對比
        4.1.3 三維效應分析及入水過程壓力云圖
        4.1.4 三維模擬結果與二維模擬結果比較
    4.2 三維有轉角楔形體艙段砰擊載荷數值模擬研究
        4.2.1 有轉角模型建立與網格劃分
        4.2.2 模擬結果與試驗數據對比
        4.2.3 三維效應分析及入水過程壓力云圖
        4.2.4 三維模擬結果與二維模擬結果比較
    4.3 砰擊壓力系數討論研究
        4.3.1 無轉角不同高度砰擊壓力系數比較
        4.3.2 有轉角不同高度砰擊壓力系數比較
    4.4 本章小結
第5章 楔形體艙段結構動響應數值模擬研究
    5.1 無轉角楔形體加筋板結構瞬態(tài)應力分析
        5.1.1 無轉角模型建立和網格劃分
        5.1.2 無轉角結構瞬態(tài)分析模擬結果
        5.1.3 無轉角不同下落高度模擬結果分析
    5.2 有轉角楔形體加筋板結構瞬態(tài)應力分析
        5.2.1 有轉角模型建立和網格劃分
        5.2.2 有轉角結構瞬態(tài)分析模擬結果
        5.2.3 有轉角不同下落高度模擬結果分析
    5.3 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 未來工作的展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3868485