本文關(guān)鍵詞：基于重疊網(wǎng)格的三體水翼復(fù)合船粘流運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)方法研究

  更多相關(guān)文章： 三體船 三體水翼復(fù)合船 六自由度 重疊網(wǎng)格 RANS

【摘要】：三體船雖然到20世紀(jì)90年代才引起人們的普遍關(guān)注,但由于總體性能獨(dú)特,很快就成為各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的重要船型之一,有關(guān)三體船水動(dòng)力性能的研究也日益深入,但三體船粘流運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)方法及其減搖裝置的研究仍相對(duì)滯后,開(kāi)展這方面研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。本文基于重疊網(wǎng)格技術(shù),探索建立三體船粘流運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)方法,并用于三體水翼復(fù)合船的運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào),分析水翼系統(tǒng)減阻減搖的機(jī)理。主要工作如下:本文綜合RANS方法、重疊網(wǎng)格技術(shù)、六自由度求解方法以及數(shù)值造波技術(shù),突破復(fù)雜附體與船體網(wǎng)格重疊時(shí)的匹配及數(shù)據(jù)傳遞問(wèn)題,建立了船舶六自由度運(yùn)動(dòng)的粘流預(yù)報(bào)方法。首先以DTMB5512單體船為研究對(duì)象,進(jìn)行了迎浪規(guī)則波中運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值模擬,通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果的比較,驗(yàn)證了該數(shù)值方法在船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)上的有效性和可靠性。其次,為節(jié)省船舶粘流運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)的計(jì)算時(shí)間,本文嘗試采用白噪聲波譜方法進(jìn)行DTMB5512的運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)。與試驗(yàn)值及規(guī)則波方法計(jì)算結(jié)果的比較表明,白噪聲波譜方法的精度與規(guī)則波方法相當(dāng),但計(jì)算時(shí)間減少60%以上,這為后續(xù)深入研究打下了良好的基礎(chǔ)。為進(jìn)一步考核建立的六自由度運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)方法在三體船上的有效性,本文對(duì)一型三體船在迎浪規(guī)則波中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了預(yù)報(bào),數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)值吻合較好,表明該數(shù)值方法可用于三體船的運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)。本文最后根據(jù)三體船的船型特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)特性,建立了適配水翼系統(tǒng)的三體水翼復(fù)合船簡(jiǎn)化模型,開(kāi)展了三體水復(fù)合船及其裸船體快速性和耐波性的數(shù)值計(jì)算。數(shù)值結(jié)果與快速性模型試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,表明該方法可較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)三體船及三體水翼復(fù)合船的阻力與航態(tài);由于缺乏規(guī)則波試驗(yàn)結(jié)果,本文定性分析了水翼系統(tǒng)的減搖效果,分析結(jié)果符合工程經(jīng)驗(yàn),表明本文建立的粘流方法可用于三體水翼復(fù)合船的運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào),初步達(dá)到了工程應(yīng)用的水平,為三體水翼復(fù)合船水動(dòng)力性能的評(píng)估和優(yōu)化提供了實(shí)用的研究方法和工具。同時(shí),本文通過(guò)比較三體水翼復(fù)合船及其裸船體的快速性、耐波性計(jì)算結(jié)果,初步分析了水翼系統(tǒng)的減阻減搖機(jī)理,可為水翼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和適配提供參考。
【關(guān)鍵詞】：三體船 三體水翼復(fù)合船 六自由度 重疊網(wǎng)格 RANS
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U661.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 前言10-19
• 1.1 本研究的意義10-11
• 1.2 三體船的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外三體船耐波性的研究12-16
• 1.3.1 國(guó)外三體船耐波性研究概況12-14
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)三體船耐波性研究概況14-16
• 1.4 水翼系統(tǒng)的水動(dòng)力特性研究概況16-17
• 1.5 本文的主要工作17-19
• 第二章 基本理論和方法19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 流體力學(xué)基本方程19
• 2.3 RANS 方程19-20
• 2.4 湍流模型20-23
• 2.5 自由面處理方法23-25
• 2.5.1 自由面捕捉23-24
• 2.5.2 重初始化24-25
• 2.6 重疊網(wǎng)格方法25-29
• 2.7 數(shù)值方法29-32
• 2.7.1 坐標(biāo)變換29-30
• 2.7.2 離散化30
• 2.7.3 離散格式30-31
• 2.7.4 壓力-速度耦合求解31-32
• 2.8 小結(jié)32-33
• 第三章 波浪中常規(guī)船舶運(yùn)動(dòng)模擬33-55
• 3.1 引言33
• 3.2 造波方法33-34
• 3.3 船舶六自由度運(yùn)動(dòng)34-36
• 3.4 算例描述36-40
• 3.4.1 計(jì)算對(duì)象36-37
• 3.4.2 計(jì)算網(wǎng)格37-38
• 3.4.3 網(wǎng)格生成38-39
• 3.4.4 邊界條件39
• 3.4.5 計(jì)算工況39-40
• 3.5 計(jì)算結(jié)果及分析40-48
• 3.5.1 數(shù)據(jù)處理方法40-42
• 3.5.3 計(jì)算結(jié)果分析42-48
• 3.6 船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)快速模擬技術(shù)48-53
• 3.6.1 白噪聲譜48-49
• 3.6.2 計(jì)算網(wǎng)格49
• 3.6.3 計(jì)算結(jié)果及分析49-53
• 3.7 小結(jié)53-55
• 第四章 三體船粘性流場(chǎng)數(shù)值模擬55-68
• 4.1 引言55
• 4.2 算例描述55-59
• 4.2.1 計(jì)算對(duì)象55-57
• 4.2.2 計(jì)算工況57-58
• 4.2.3 計(jì)算網(wǎng)格58-59
• 4.3 計(jì)算結(jié)果及分析59-67
• 4.3.1 數(shù)據(jù)處理方法59-60
• 4.3.2 光體靜水阻力結(jié)果60-62
• 4.3.3 迎浪規(guī)則波中的運(yùn)動(dòng)62-65
• 4.3.4 波浪增阻65-67
• 4.4 小結(jié)67-68
• 第五章 三體水翼復(fù)合船粘性流場(chǎng)數(shù)值模擬68-82
• 5.1 引言68
• 5.2 算例描述68-71
• 5.2.1 水翼系統(tǒng)及參數(shù)68-70
• 5.2.2 三體水翼復(fù)合船70
• 5.2.3 計(jì)算工況70-71
• 5.3 計(jì)算網(wǎng)格生成71-72
• 5.4 計(jì)算結(jié)果及分析72-81
• 5.4.1 三體水翼復(fù)合船靜水阻力結(jié)果72-77
• 5.4.2 三體水翼復(fù)合船耐波性計(jì)算結(jié)果77-81
• 5.5 小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 結(jié)論82-83
• 6.2 展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：835514