本文關(guān)鍵詞：船—槳—舵系統(tǒng)操縱水動(dòng)力數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：船舶操縱性是重要的船舶水動(dòng)力性能之一,開展船舶操縱水動(dòng)力預(yù)報(bào)研究,提高操縱水動(dòng)力預(yù)報(bào)的精度,具有重要意義。近十年來,基于CFD的數(shù)值預(yù)報(bào)方法得到越來越廣泛的應(yīng)用,已成為與約束模試驗(yàn)方法并駕齊驅(qū)、相輔相成的一種船舶操縱水動(dòng)力預(yù)報(bào)方法。本文采用基于RANS方程求解的數(shù)值方法對帶附體船舶斜航和不同舵角下直航這兩種常見的操縱運(yùn)動(dòng)的粘性流場進(jìn)行了模擬,其中湍流現(xiàn)象采用RNG k-ε模型模擬,螺旋槳采用滑移網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行處理。通過對船-舵系統(tǒng)和船-槳-舵系統(tǒng)的斜航運(yùn)動(dòng)和不同舵角下的直航運(yùn)動(dòng)的繞流場分別進(jìn)行模擬,詳細(xì)分析了船-舵系統(tǒng)斜航和不同舵角直航的流場,并通過比較船-槳-舵系統(tǒng)和船-舵系統(tǒng)的流場,分析了螺旋槳對流場的影響。同時(shí),基于船-槳-舵系統(tǒng)在不同舵角下直航的數(shù)值模擬結(jié)果,求取了船-槳-舵水動(dòng)力干擾系數(shù)。本文所采用的數(shù)值方法能夠較為合理地模擬操縱運(yùn)動(dòng)船舶的粘性流場,所得到船-舵系統(tǒng)作操縱運(yùn)動(dòng)時(shí)的水動(dòng)力機(jī)理以及螺旋槳對操縱運(yùn)動(dòng)船舶水動(dòng)力的影響對船-槳-舵系統(tǒng)操縱水動(dòng)力預(yù)報(bào)研究具有一定的參考價(jià)值。同時(shí),所采用的基于CFD的船-槳-舵水動(dòng)力干擾分析方法對MMG模型建模研究具有一定的實(shí)用意義。
【關(guān)鍵詞】：船-槳-舵系統(tǒng) 船舶操縱 斜航 直航 計(jì)算流體動(dòng)力 水動(dòng)力
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U661.33
【目錄】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究背景13
• 1.2 船舶操縱水動(dòng)力預(yù)報(bào)方法13-14
• 1.3 CFD方法預(yù)報(bào)船舶操縱水動(dòng)力研究進(jìn)展14-17
• 1.3.1 國際研究進(jìn)展14-16
• 1.3.2 國內(nèi)研究進(jìn)展16-17
• 1.4 船-槳-舵相互作用數(shù)值計(jì)算的研究與進(jìn)展17-21
• 1.4.1 基于螺旋槳實(shí)體建模的船-槳-舵相互作用數(shù)值研究18-19
• 1.4.2 基于螺旋槳體積力模型的船-槳-舵相互作用數(shù)值研究19-21
• 1.5 本文研究工作21-22
• 第二章 粘性流數(shù)值模擬的基本方法22-31
• 2.1 數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.1.1 粘性流體運(yùn)動(dòng)控制方程22
• 2.1.2 湍流模型22-24
• 2.2 邊界條件24-25
• 2.3 近壁處理25-26
• 2.4 數(shù)值模擬方法26-28
• 2.4.1 網(wǎng)格離散26
• 2.4.2 有限體積法26-27
• 2.4.3 離散格式27-28
• 2.4.4 流場的數(shù)值解法28
• 2.5 滑移網(wǎng)格技術(shù)28-30
• 2.5.1 守恒方程28-29
• 2.5.2 滑移網(wǎng)格技術(shù)的原理29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 船-舵系統(tǒng)直航和斜航水動(dòng)力數(shù)值研究31-40
• 3.1 研究對象31
• 3.2 計(jì)算域及邊界條件31-32
• 3.3 船-舵系統(tǒng)直航阻力計(jì)算32-33
• 3.4 船-舵系統(tǒng)斜航水動(dòng)力數(shù)值計(jì)算33-39
• 3.4.1 坐標(biāo)系33
• 3.4.2 數(shù)值方法的驗(yàn)證33-36
• 3.4.3 系列計(jì)算結(jié)果及分析36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 船舶斜航水動(dòng)力數(shù)值研究40-67
• 4.1 數(shù)值方法40-44
• 4.1.1 坐標(biāo)系及水動(dòng)力無因次化表達(dá)40-41
• 4.1.2 船型參數(shù)41-42
• 4.1.3 計(jì)算域和邊界條件42-43
• 4.1.4 網(wǎng)格劃分43-44
• 4.2 螺旋槳的敞水性能計(jì)算44-47
• 4.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析47-66
• 4.3.1 計(jì)算工況47
• 4.3.2 船-槳-舵系統(tǒng)斜航數(shù)值計(jì)算結(jié)果47-48
• 4.3.3 船-舵系統(tǒng)和船-槳-舵系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算結(jié)果對比48-49
• 4.3.4 船-舵系統(tǒng)壓力分布和軸向速度分布49-56
• 4.3.5 船-槳-舵系統(tǒng)壓力分布和軸向速度分布56-62
• 4.3.6 尾部區(qū)域壓力62-64
• 4.3.7 軸向速度與渦量64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 船舶在不同舵角下直航水動(dòng)力數(shù)值研究67-95
• 5.1 數(shù)值方法67-70
• 5.1.1 坐標(biāo)系及水動(dòng)力無因次化表達(dá)67-68
• 5.1.2 計(jì)算域和邊界條件68-69
• 5.1.3 網(wǎng)格劃分69-70
• 5.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析70-90
• 5.2.1 計(jì)算工況70
• 5.2.2 船-槳-舵系統(tǒng)在不同舵角下直航計(jì)算結(jié)果70-71
• 5.2.3 船-舵系統(tǒng)和船-槳-舵系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算結(jié)果對比71-73
• 5.2.4 船-舵系統(tǒng)壓力分布和軸向速度分布73-78
• 5.2.5 船-槳-舵系統(tǒng)壓力分布和軸向速度分布78-85
• 5.2.6 尾部區(qū)域壓力85-88
• 5.2.7 軸向速度與渦量88-90
• 5.3 船-槳-舵水動(dòng)力干擾系數(shù)90-94
• 5.3.1 MMG模型90-92
• 5.3.2 船-槳-舵系統(tǒng)水動(dòng)力干擾系數(shù)的計(jì)算92-94
• 5.4 本章小結(jié)94-95
• 第六章 總結(jié)與展望95-97
• 6.1 工作總結(jié)95-96
• 6.2 研究展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-103
• 致謝103-104
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表或錄用的論文104

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：船—槳—舵系統(tǒng)操縱水動(dòng)力數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：447974