本文關(guān)鍵詞：基于正交法的三體船側(cè)體典型構(gòu)型與布局優(yōu)化方案研究

  更多相關(guān)文章： 三體船 計算流體力學(xué) 田口正交試驗設(shè)計 側(cè)體參數(shù) 數(shù)值水池

【摘要】：現(xiàn)代高速三體船以其良好的快速性和船舶穩(wěn)性、優(yōu)異的阻力性能和寬敞的露天甲板等特點而被廣泛研究。三體船側(cè)體的存在提高了船舶穩(wěn)性,也使得側(cè)體和主體之間的連接部分的可利用甲板面積增大。與等效單體船相比,三體船片體較小,造價較低,性能方面有質(zhì)的提高,尤其在降低興波阻力方面有得天獨厚的優(yōu)勢。護衛(wèi)艦一類的高速三體船其主體的修長度系數(shù)比類似的單體船要長20%,寬度減少25%,水線面更瘦長,有利于減小興波阻力。側(cè)體本身線型和側(cè)體位置的布置對船體產(chǎn)生的流場有很大影響,側(cè)體線型的合理設(shè)計和側(cè)體位置的合理布置能夠使三個片體產(chǎn)生的興波相互疊加消除,最大程度減小興波阻力。同時側(cè)體的排水量對船舶摩擦阻力和三個片體之間的興波干擾也有較大影響。本文對船舶阻力理論及計算方法進(jìn)行了相關(guān)學(xué)習(xí),主要包括：經(jīng)驗方法、船模實驗和數(shù)值模擬方法。其中對CFD (Computional Fluid Dynamics)計算流體力學(xué)的數(shù)值模擬方法在船舶粘性流場及阻力計算方面的運用進(jìn)行了重點研究,并基于CFD方法對Wigley船型的繞流場進(jìn)行數(shù)值模擬,將阻力結(jié)果和已有的船模實驗數(shù)據(jù)對比分析,得到合適的CFD網(wǎng)格劃分方式和相關(guān)計算的參數(shù)設(shè)置,為三體船的數(shù)值模擬計算提供參考。在研究了田口正交試驗設(shè)計方法的基礎(chǔ)上,對三體船側(cè)體構(gòu)型和布局參數(shù)：側(cè)體橫剖面構(gòu)型、排水量、橫向位置和縱向位置等因素進(jìn)行參數(shù)方案的優(yōu)化選取,建立了5個因素(包括一個誤差項)4個水平的L16(45)正交表,得到共16組試驗方案,在保證了方案選取科學(xué)性的同時,也極大減少了試驗時間和資源消耗。針對16組方案進(jìn)行數(shù)值模擬計算,采用正交設(shè)計的極差和方差分析方法對三體船總阻力影響因素及其相關(guān)程度進(jìn)行研究,得到基于最小總阻力的三體船側(cè)體優(yōu)化參數(shù),探討了一種三體船側(cè)體參數(shù)優(yōu)化方法。通過對數(shù)值水池的相關(guān)理論內(nèi)容學(xué)習(xí),重點研究了搖板造波實現(xiàn)方法和源項消波相關(guān)技術(shù),進(jìn)行二維數(shù)值水池的數(shù)值模擬并收到良好造波效果,在此基礎(chǔ)上對Wigley船型在三維規(guī)則波中的運動進(jìn)行數(shù)值模擬,驗證了三維數(shù)值水池的可行性,為今后研究三體船在波浪中的運動奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：三體船 計算流體力學(xué) 田口正交試驗設(shè)計 側(cè)體參數(shù) 數(shù)值水池
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U674.951
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 課題研究背景及現(xiàn)狀12-13
• 1.2 船舶阻力研究概述13-20
• 1.2.1 船舶阻力分類與成因13-15
• 1.2.2 船舶阻力計算方法15-20
• 1.3 論文主要內(nèi)容和方法20-21
• 第2章 船舶CFD理論基礎(chǔ)與方法21-36
• 2.1 前言21
• 2.2 控制方程21-24
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程22-23
• 2.2.2 動量守恒方程23
• 2.2.3 雷諾時均連續(xù)性方程和RANS方程23-24
• 2.3 湍流方程24-27
• 2.3.1 RNGk-ε湍流模型24-26
• 2.3.2 SSTk-ω湍流模型26-27
• 2.4 船體近壁面處理27-28
• 2.5 數(shù)值計算方法28-31
• 2.5.1 離散方法28-29
• 2.5.2 離散格式29-30
• 2.5.3 數(shù)值計算算法30-31
• 2.6 自由液面處理31-32
• 2.7 船舶邊界條件處理32-33
• 2.8 網(wǎng)格劃分33-34
• 2.9 本章小結(jié)34-36
• 第3章 Wigley船型粘性流場數(shù)值模擬36-46
• 3.1 前言36
• 3.2 Wigley船型簡介36-37
• 3.3 幾何模型和求解條件設(shè)置37-41
• 3.3.1 模型的選取和坐標(biāo)系設(shè)置37
• 3.3.2 控制區(qū)域及網(wǎng)格劃分37-39
• 3.3.3 求解器及邊界條件設(shè)置39-41
• 3.4 數(shù)值計算結(jié)果與分析41-44
• 3.5 基于Wigley船型的三體船數(shù)值模擬44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 基于正交法的三體船構(gòu)型與布局方案設(shè)計46-59
• 4.1 前言46
• 4.2 正交試驗設(shè)計方法46-52
• 4.2.1 目標(biāo)函數(shù)和因素水平選取47-48
• 4.2.2 正交表48
• 4.2.3 交互作用表48-49
• 4.2.4 正交試驗表頭設(shè)計49
• 4.2.5 正交設(shè)計分析方法49-52
• 4.3 三體船布局方案設(shè)計52-58
• 4.3.1 側(cè)體形式及橫剖面設(shè)計53-55
• 4.3.2 側(cè)體位置布局和排水量設(shè)計55-57
• 4.3.3 三體船布局方案設(shè)計57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 三體船粘性流場數(shù)值模擬計算59-72
• 5.1 前言59
• 5.2 三體船模型前處理59-61
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果對比與分析61-71
• 5.3.1 數(shù)值模擬結(jié)果初步分析61-65
• 5.3.2 總阻力結(jié)果的極差和方差分析65-68
• 5.3.3 優(yōu)化方案的數(shù)值模擬68-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第6章 波浪中三體船數(shù)值模擬初步研究72-83
• 6.1 前言72-73
• 6.2 造波理論73-77
• 6.2.1 搖板造波理論73-76
• 6.2.2 數(shù)值消波技術(shù)簡介76-77
• 6.3 二維數(shù)值水池模擬77-80
• 6.3.1 數(shù)值水池的前處理設(shè)置77-78
• 6.3.2 模擬結(jié)果分析78-80
• 6.4 Wigey三體船在規(guī)則波中數(shù)值模擬80-81
• 6.5 本章小結(jié)81-83
• 第7章 總結(jié)與展望83-85
• 7.1 總結(jié)83-84
• 7.2 展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-87
• 致謝87-88
• 作者簡介88

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李江華,黃德波;三體船構(gòu)形與興波阻力關(guān)系研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2002年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張英晟;船舶阻力計算及三體船片體布局優(yōu)化研究[D];天津大學(xué);2012年

2 尹巍;高速排水型三體船興波阻力數(shù)值計算[D];武漢理工大學(xué);2008年

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本文編號：821121