本文關(guān)鍵詞：基于CFD的船舶動(dòng)態(tài)風(fēng)載荷的建模與仿真

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類對(duì)海洋的利用越來(lái)越多,無(wú)論是在資源開采方面,還是船舶航運(yùn)方面。本著保持良好的船舶運(yùn)輸速率,以及開采作業(yè)的順利進(jìn)行的目的,我們對(duì)于海洋上船舶或者固體建筑物風(fēng)載荷有必要進(jìn)行深入的研究,因?yàn)閷?duì)于水線以上體積偏大的船舶,作用在船體上的風(fēng)載荷對(duì)船舶的錨泊以及航行有很大的影響。近些年隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的提升,數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)于船舶載荷的研究?jī)?yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯,并引起這方面研究人員越來(lái)越多的關(guān)注。所以本文在FLUENT軟件平臺(tái)上,對(duì)船舶周圍風(fēng)場(chǎng)作用于船舶造成的影響做了具體研究。本文首先介紹了 CFD技術(shù)的理論基礎(chǔ),總結(jié)出計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)于船體周圍風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬時(shí)其計(jì)算域、網(wǎng)格劃分、邊界條件、物理模型及各個(gè)參數(shù)的確定方法。在此基礎(chǔ)上,建立了船舶的水線以上部分的模型,編寫了其邊界條件的程序,成功的對(duì)其周圍風(fēng)場(chǎng)、船體表面風(fēng)壓以及阻力進(jìn)行了模擬,并得出與實(shí)際趨勢(shì)一致的結(jié)果。最后利用自定義函數(shù)編寫的邊界條件實(shí)現(xiàn)了滿足指數(shù)率的風(fēng)速在空間的分布,同時(shí)選擇了合理的其它的邊界條件、湍流模型以及計(jì)算參數(shù)。在選用RNG k-ε湍流模型時(shí),對(duì)近壁面的部分采用壁面函數(shù)法處理,使得流動(dòng)模擬的過(guò)程和實(shí)際更加符合。在仿真分析部分對(duì)不同風(fēng)速及風(fēng)向角工況下,風(fēng)場(chǎng)具體的內(nèi)部情況做了分析,得出風(fēng)向角對(duì)船體的影響更加明顯,接著再對(duì)不同風(fēng)向角情況下,船體所受壓力進(jìn)行了具體分析,得出迎風(fēng)面主要受正壓力,背風(fēng)面或者背風(fēng)側(cè)面主要受負(fù)壓力。另外對(duì)動(dòng)態(tài)風(fēng)進(jìn)行了仿真模擬,主要是速度大小的連續(xù)改變對(duì)船體總受力的影響,然后我們得出改變之前的初始風(fēng)速以及風(fēng)速的增長(zhǎng)速率是影響船體所受阻力的兩個(gè)因素。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 風(fēng)載荷體形系數(shù) 船舶風(fēng)載荷 CFD
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U661.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題的研究背景及意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-15
• 1.3 課題的主要內(nèi)容15
• 1.4 本章小結(jié)15-17
• 第2章 計(jì)算流體力學(xué)理論基礎(chǔ)17-27
• 2.1 流體力學(xué)的基本概念17-19
• 2.1.1 理想流體與粘性流體17
• 2.1.2 牛頓流體和非牛頓流體17-18
• 2.1.3 可壓縮流體與不可壓縮流體18
• 2.1.4 定常流動(dòng)與瞬態(tài)流動(dòng)18
• 2.1.5 層流和湍流18-19
• 2.2 流體動(dòng)力學(xué)控制方程19-21
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程19
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程19-20
• 2.2.3 能量守恒方程20-21
• 2.3 湍流物理模型21-26
• 2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型21-22
• 2.3.2 RNGk-ε湍流模型22-23
• 2.3.3 Realizable k-ε湍流模型23
• 2.3.4 SST k-ω湍流模型23-25
• 2.3.5 四種湍流模型的比較25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 船舶模型的數(shù)值模擬計(jì)算27-42
• 3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)簡(jiǎn)介27-29
• 3.1.1 CFD軟件求解過(guò)程27-28
• 3.1.2 CFD軟件計(jì)算模擬概況28-29
• 3.2 實(shí)例概況29
• 3.3 幾何建模29-32
• 3.4 計(jì)算風(fēng)場(chǎng)的確定32-33
• 3.5 網(wǎng)格劃分33-35
• 3.6 邊界條件的選擇35
• 3.7 湍流模型的選擇35-37
• 3.8 求解器的設(shè)置37
• 3.9 數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比37-41
• 3.10 本章小結(jié)41-42
• 第4章 不同工況風(fēng)載荷的仿真分析42-64
• 4.1 對(duì)符合指數(shù)率的風(fēng)載荷的仿真42-52
• 4.1.1 風(fēng)剖面模型描述法42-44
• 4.1.2 運(yùn)用UDF功能進(jìn)行仿真44-52
• 4.2 不同風(fēng)向角工況船體所受壓力分析52-57
• 4.3 動(dòng)態(tài)風(fēng)對(duì)船舶載荷影響分析57-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 附錄70-72
• 致謝72-73
• 研究生履歷73

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本文編號(hào)：662595