發(fā)布時間：2017-07-17 21:57

  本文關鍵詞：基于Fluent的巴拿馬型散貨船繞流數(shù)值模擬

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【摘要】：船舶在航行過程中,水線下船體周圍的流場情況會隨著航行速度、吃水及航行水域的不同而隨之變化,進而對船舶航行阻力、下沉量、航行安全等產(chǎn)生影響。為了得到船舶航行過程中水線下的流場數(shù)據(jù),傳統(tǒng)的方法是進行“拖曳水池試驗”,但這種方法耗時費力,受尺度效應影響。隨著船舶CFD(Computational Fluid Dynamics,計算流體動力學)技術的發(fā)展和專業(yè)船舶建模軟件的開發(fā),通過計算機軟件對水線下船體繞流情況進行數(shù)值模擬得以實現(xiàn),該方法精度較高,但前期建模過程需要較高的專業(yè)知識,因而存在一定局限性。本文利用EXCEL、 AUTOCAD軟件,設計了一種簡易的建模方法,在確保模型精度的基礎上,縮短了建模時間,同時使得非專業(yè)人員可根據(jù)船舶數(shù)據(jù)資料,自行建模。本文基于商業(yè)CFD軟件FLUENT,選用k-ε湍流模型,對一艘巴拿馬型散貨船(BIGWAVE)進行了建模與繞流數(shù)值模擬。具體內(nèi)容如下：首先,根據(jù)BIGWAVE的船舶資料,利用EXCEL軟件,生成標準三維點坐標。以“線”為組,將其導入AUTOCAD軟件,生成三維線框船體。對其進行區(qū)域性放樣,導入GAMBIT軟件,生成三維船舶實體模型。其次,基于GAMBIT軟件,本文通過多次模擬試驗,結合經(jīng)驗做法,選取合適的計算域。在船體模型和計算域較為規(guī)整的部分,進行結構網(wǎng)格劃分,形變較復雜部分進行非結構網(wǎng)格劃分。經(jīng)檢查,網(wǎng)格質(zhì)量均達到了FLUENT軟件可解算的標準。最后,將網(wǎng)格文件導入FLUENT軟件,選取k-ε湍流模型,運用標準壁面函數(shù),設置相關邊界及流場初始條件,對水線下船體進行繞流數(shù)值模擬解算。得到水線下船體表面壓力分布圖、流場分布圖等實驗數(shù)據(jù)。結合上述實驗數(shù)據(jù),本文對船舶穩(wěn)定航行過程中,水線下船體受到的阻力進行了初步研究,并與理論公式計算的結果進行比對。結果表明,利用本文得到的實驗數(shù)據(jù)計算出的水阻力與理論計算結果有較高的擬合度,從而證明本文模擬解算的結果有較高的精確性,可為進一步研究船舶下沉量、船舶操縱性等相關問題提供參考。
【關鍵詞】：繞流 船舶建模 FLUENT 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究的背景和意義11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 船舶建模研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 繞流模擬研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 論文的主要工作16-18
• 第2章 船舶CFD基本理論及方法18-24
• 2.1 船舶CFD基礎概念18-19
• 2.1.1 層流與湍流18
• 2.1.2 邊界層18-19
• 2.2 船舶CFD基本方程19-20
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程(連續(xù)性方程)19-20
• 2.2.2 動量守恒方程(N-S方程)20
• 2.3 船舶CFD湍流模型20-22
• 2.3.1 標準k-ε模型21
• 2.3.2 RNGk-ε模型21-22
• 2.3.3 k-ω、SSTk-ω湍流模型22
• 2.4 船舶CFD數(shù)值模擬方法22-23
• 2.4.1 有限體積法22-23
• 2.4.2 有限體積法的求解方法23
• 2.5 本章小結23-24
• 第3章 船體與計算域模型構建24-48
• 3.1 相關軟件簡介24-25
• 3.1.1 AUTOCAD24
• 3.1.2 GAMBIT24-25
• 3.2 建模過程25-46
• 3.2.1 船體三維坐標點標準化25-30
• 3.2.2 AUTOCAD生成船體三維線框模型及放樣30-34
• 3.2.3 GAMBIT構建船舶三維實體模型及計算域34-38
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分38-45
• 3.2.5 設定邊界條件45-46
• 3.3 本章小結46-48
• 第4章 FLUENT數(shù)值解算48-52
• 4.1 FLUENT軟件簡介48-49
• 4.2 FLUENT數(shù)值解算過程49-52
• 4.2.1 網(wǎng)格相關操作49
• 4.2.2 選擇解算模型49-50
• 4.2.3 設定流體介質(zhì)50-51
• 4.2.4 設定邊界條件51
• 4.2.5 求解51-52
• 第5章 模擬結果及應用實例52-58
• 5.1 FLUENT模擬結果52-55
• 5.1.1 船體表面壓力分布52-53
• 5.1.2 船體表面等流速線分布53-55
• 5.2 模擬結果的應用實例55-57
• 5.2.1 水線下船體阻力理論計算55-56
• 5.2.2 模擬結果與理論值比對56-57
• 5.3 本章小結57-58
• 第6章 結論與展望58-59
• 6.1 結論58
• 6.2 展望58-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63-64
• 作者簡介64

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1 郭e，

本文編號：554789