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(xiàn)象時帶偏轉(zhuǎn)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(yán)重。如果持續(xù)發(fā)生這種砰擊現(xiàn)象,就會導(dǎo)致船艏結(jié)構(gòu)發(fā)生變形,甚至?xí)l(fā)船艏結(jié)構(gòu)的破壞,危及船舶的安全性能。因此合理預(yù)報船艏在有轉(zhuǎn)角下落時的砰擊載荷和結(jié)構(gòu)動響應(yīng),對船舶在斜浪中航行的安全具有重要意義。基于以上現(xiàn)狀,本文提出了CFD+FEM方法對無轉(zhuǎn)角和有轉(zhuǎn)角楔形體艙段結(jié)構(gòu)入水砰擊進行研究。本文首先提出了采用開源CFD軟件OpenFOAM預(yù)報二維無轉(zhuǎn)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(shù)值模擬二維無轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)用于二維有轉(zhuǎn)角楔形體剖面入水砰擊載荷研究。然后,本文在OpenFOAM的基礎(chǔ)上將自行開發(fā)的預(yù)報二維無轉(zhuǎn)角和有轉(zhuǎn)角楔形體剖面入水砰擊載荷的程序算法推廣到三維,將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果進行了對比分析,吻合很好,并討論了三維效應(yīng)。接著將二維與三維...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 波浪中船舶砰擊載荷預(yù)報研究
        1.2.2 局部結(jié)構(gòu)砰擊載荷預(yù)報研究
        1.2.3 局部結(jié)構(gòu)砰擊動響應(yīng)預(yù)報研究
    1.3 本文的主要工作
第2章 局部結(jié)構(gòu)砰擊載荷與動響應(yīng)數(shù)值模擬方法研究
    2.1 預(yù)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(shù)
        2.1.4 動網(wǎng)格技術(shù)
        2.1.5 OpenFOAM程序算法
    2.2 預(yù)報砰擊動響應(yīng)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(jié)
第3章 二維楔形體剖面砰擊載荷數(shù)值模擬研究
    3.1 實驗介紹
    3.2 二維無轉(zhuǎn)角楔形體剖面砰擊載荷數(shù)值模擬研究
        3.2.1 無轉(zhuǎn)角模型建立
        3.2.2 數(shù)值模擬算法研究
        3.2.3 不同高度模擬結(jié)果與試驗結(jié)果對比
    3.3 二維有轉(zhuǎn)角楔形體剖面砰擊載荷數(shù)值模擬研究
        3.3.1 有轉(zhuǎn)角模型建立與網(wǎng)格劃分
        3.3.2 模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比
        3.3.3 不同高度模擬結(jié)果與試驗結(jié)果對比
    3.4 本章小結(jié)
第4章 三維楔形體艙段砰擊載荷數(shù)值模擬研究
    4.1 三維無轉(zhuǎn)角楔形體艙段砰擊載荷數(shù)值模擬研究
        4.1.1 無轉(zhuǎn)角模型建立與網(wǎng)格劃分
        4.1.2 模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比
        4.1.3 三維效應(yīng)分析及入水過程壓力云圖
        4.1.4 三維模擬結(jié)果與二維模擬結(jié)果比較
    4.2 三維有轉(zhuǎn)角楔形體艙段砰擊載荷數(shù)值模擬研究
        4.2.1 有轉(zhuǎn)角模型建立與網(wǎng)格劃分
        4.2.2 模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比
        4.2.3 三維效應(yīng)分析及入水過程壓力云圖
        4.2.4 三維模擬結(jié)果與二維模擬結(jié)果比較
    4.3 砰擊壓力系數(shù)討論研究
        4.3.1 無轉(zhuǎn)角不同高度砰擊壓力系數(shù)比較
        4.3.2 有轉(zhuǎn)角不同高度砰擊壓力系數(shù)比較
    4.4 本章小結(jié)
第5章 楔形體艙段結(jié)構(gòu)動響應(yīng)數(shù)值模擬研究
    5.1 無轉(zhuǎn)角楔形體加筋板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)應(yīng)力分析
        5.1.1 無轉(zhuǎn)角模型建立和網(wǎng)格劃分
        5.1.2 無轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析模擬結(jié)果
        5.1.3 無轉(zhuǎn)角不同下落高度模擬結(jié)果分析
    5.2 有轉(zhuǎn)角楔形體加筋板結(jié)構(gòu)瞬態(tài)應(yīng)力分析
        5.2.1 有轉(zhuǎn)角模型建立和網(wǎng)格劃分
        5.2.2 有轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析模擬結(jié)果
        5.2.3 有轉(zhuǎn)角不同下落高度模擬結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    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