本文關(guān)鍵詞：數(shù)值流場環(huán)境下船舶Z型試驗(yàn)?zāi)M研究

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【摘要】：船舶操縱性是船舶重要水動(dòng)力性能之一,與船舶航行的安全性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。隨著航運(yùn)業(yè)和造船業(yè)的迅猛發(fā)展,現(xiàn)代化船舶向著大型化,高速化和專業(yè)化等方向發(fā)展,船舶航行的密度在不斷增大,船舶操縱的難度也在不斷加大。近年來,由于船舶操縱性原因而導(dǎo)致的碰撞、觸底等海難事故時(shí)有發(fā)生,不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡,而且還嚴(yán)重的污染了海洋環(huán)境。為減少和避免因船舶操縱性而發(fā)生的海難事故和導(dǎo)致的嚴(yán)重后果,國際海事組織(International Maritime Organization, IMO)在1993年和2002年分別頒布了臨時(shí)和正式的船舶操縱性標(biāo)準(zhǔn),對船舶設(shè)計(jì)階段的操縱性預(yù)報(bào)提供了定量的標(biāo)準(zhǔn)要求。至此以后,國際上掀起了對船舶操縱性研究的熱潮。近年來,隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)值模擬方法的不斷完善,計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法被越來越多地應(yīng)用于船舶水動(dòng)力方面的研究。本文基于CFD理論,采用雷諾平均NS(Reynolds averaged Navier-Stokes, RANS)方程作為控制方程,應(yīng)用SST κ-ω湍流模型結(jié)合壁面函數(shù)使控制方程封閉；自由面模擬采用單相Level Set方法；螺旋槳模型采用體積力模型；采用重疊網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分和船舶6自由度運(yùn)動(dòng)；運(yùn)用有限體積法(Finite Volume Method, FVM)對RANS方程進(jìn)行離散,并采用PISO (Pressure implicit split-operator,壓力隱式算子分割)算法進(jìn)行耦合求解；對船舶Z形10°/10°操縱試驗(yàn)粘性流場進(jìn)行數(shù)值模擬。本文以大連海事大學(xué)教學(xué)實(shí)習(xí)船“育鯤”輪為研究對象,數(shù)值模擬Z形10°/10°操縱試驗(yàn),通過將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)船試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較,航向、舵角和速度誤差均在10%以內(nèi),并對自由面波形及船體和舵表面的壓力做出了分析。本文所采用的數(shù)值方法成功地實(shí)現(xiàn)船舶Z形操縱試驗(yàn)的數(shù)值模擬,可為進(jìn)一步研究更為復(fù)雜的操縱性問題提供參考和幫助。
【關(guān)鍵詞】：船舶操縱 Z形試驗(yàn) 數(shù)值模擬 重疊網(wǎng)格
【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】：U661.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及研究意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要工作14-15
• 第2章 CFD基本理論及數(shù)值方法15-36
• 2.1 船舶CFD歷史發(fā)展及應(yīng)用15-16
• 2.2 數(shù)學(xué)建模16-24
• 2.2.1 控制方程16-17
• 2.2.2 湍流模型17-23
• 2.2.3 壁面函數(shù)23-24
• 2.3 自由面的數(shù)值模擬24-26
• 2.4 數(shù)值方法26-31
• 2.4.1 離散方法26-28
• 2.4.2 離散格式28-29
• 2.4.3 PISO算法29-31
• 2.5 重疊網(wǎng)格31-34
• 2.5.1 挖洞的基本原理33-34
• 2.5.2 尋點(diǎn)的基本原理34
• 2.6 船舶6自由度運(yùn)動(dòng)求解34-36
• 第3章 數(shù)值水池的建立36-47
• 3.1 “育鯤”輪簡介36
• 3.2 模型的建立36-41
• 3.2.1 船體模型和舵模型的建立36-37
• 3.2.2 螺旋槳模型37-40
• 3.2.3 計(jì)算域模型的建立40-41
• 3.3 網(wǎng)格劃分41-45
• 3.4 邊界條件的設(shè)置45-47
• 第4章 Z形試驗(yàn)數(shù)值模擬47-55
• 4.1 計(jì)算策略47
• 4.2 計(jì)算結(jié)果對比及分析47-54
• 4.2.1 航向和舵角47-48
• 4.2.2 航行中速度變化48-49
• 4.2.3 自由面波形49-50
• 4.2.4 壓力50-54
• 4.3 誤差分析54-55
• 第5章 結(jié)論與展望55-57
• 5.1 結(jié)論55-56
• 5.2 展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-63
• 致謝63-64
• 作者簡介64

【引證文獻(xiàn)】

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 鄒早建;;船舶操縱性研究進(jìn)展[A];第六屆船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)全體會(huì)議專集[C];2006年

2 李亭鶴;閻超;龍堯松;涂正光;;重疊網(wǎng)格自動(dòng)生成方法研究[A];計(jì)算流體力學(xué)研究進(jìn)展——第十二屆全國計(jì)算流體力學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

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本文編號：823965