本文關鍵詞：船舶設計變量對船舶操縱主要水動力導數(shù)及操縱性能影響研究

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【摘要】：船舶操縱性靈敏度分析最初主要用于分析船舶操縱運動方程中各水動力導數(shù)的微小變化對船舶操縱運動的影響，以此來確定船舶操縱運動模型中各個水動力導數(shù)的重要程度，為我們建立有效的船舶操縱運動模型以及對應模型的簡化提供有力的依據(jù)。 本文在參數(shù)化建模和水動力導數(shù)靈敏度分析的基礎上，研究了船型參數(shù)對部分水動力導數(shù)和船舶操縱性能的影響。首先以KVLCC2為研究對象，通過CFD計算船模的斜航和回轉運動，求取了對應的水動力和水動力導數(shù)，并與實驗值進行對比。在驗證了CFD計算方法之后，對本文以5100箱集裝箱船為原型選出的28條系列船舶進行了斜航和回轉的CFD計算，同樣求取了對應的水動力和水動力導數(shù)。然后以Abkowitz非線性操縱運動數(shù)學模型為基礎，編寫了船舶操縱性預報程序，并將預報結果與船舶試驗進行了對比。之后利用該程序對本文以5100箱集裝箱船為原型選出的28條系列船舶進行了操縱性預報，求取了戰(zhàn)術回轉直徑和第一超越角。其中Yr、Yv、N v、N r這四個水動力導數(shù)采用CFD計算得到，其他則用經(jīng)驗公式估算。最后針對現(xiàn)有的靈敏度分析方法做出了分析和歸納，并且從中找出了相對適合本文研究的分析方法：回歸分析法。在考慮交互影響的前提下，利用回歸分析法對6個設計變量對船舶的戰(zhàn)術回轉直徑和第一超越角的影響進行了敏感性分析，并且對其靈敏度進行了排序。為船舶多學科設計優(yōu)化提供了操縱性計算模型為船舶設計過程中參數(shù)的選取提供了參考。
【關鍵詞】：船舶操縱性 CFD 水動力導數(shù) 靈敏度分析
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U661.33
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-14
• 1.1 研究的背景和意義7-9
• 1.2 國內(nèi)外水動力導數(shù)計算研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國外相關研究9-10
• 1.2.2 國內(nèi)相關研究10-11
• 1.2.3 國內(nèi)外研究趨勢11-12
• 1.3 船舶操縱性靈敏度分析研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文工作簡介13-14
• 第2章 基本理論和數(shù)值方法14-24
• 2.1 基本方程14
• 2.2 雷諾平均方程14-15
• 2.3 湍流模式15-17
• 2.4 近壁處理17-20
• 2.5 邊界條件20-21
• 2.6 數(shù)值方法21-22
• 2.6.1 離散方法21-22
• 2.6.2 離散格式22
• 2.7 計算網(wǎng)格22-24
• 第3章 實驗方案的確定24-33
• 3.1 水動力導數(shù)的靈敏度分析24-26
• 3.2 數(shù)值模擬運動方式的確定26-27
• 3.3 試驗方案的選取27-33
• 3.3.1 常見試驗設計方法介紹28-30
• 3.3.2 試驗方案的確定30-33
• 第4章 船模斜航、回轉的數(shù)值計算及水動力導數(shù)求取33-50
• 4.1 前言33
• 4.2 KVLCC2 三維幾何模型33
• 4.3 船模斜航水動力計算33-42
• 4.3.1 斜航的計算域及邊界條件34
• 4.3.2 斜航的計算工況34-35
• 4.3.3 網(wǎng)格劃分35-36
• 4.3.4 斜航計算結果及分析36-39
• 4.3.5 所有方案的斜航計算結果及分析39-42
• 4.4 船�；剞D水動力計算42-50
• 4.4.1 計算相關參數(shù)和網(wǎng)格劃分43
• 4.4.2 回轉計算工況43-44
• 4.4.3 回轉計算結果及分析44-46
• 4.4.4 所有方案的回轉計算結果及分析46-50
• 第5章 船舶操縱運動仿真與模擬50-60
• 5.1 船舶操縱運動數(shù)學模型50-53
• 5.1.1 坐標系50-51
• 5.1.2 操縱運動方程51-52
• 5.1.3 Abkowitz 非線性操縱運動數(shù)學模型52-53
• 5.1.4 相關水動力導數(shù)的獲取方法53
• 5.2 操縱運動方程的算法53-55
• 5.3 操縱運動仿真實現(xiàn)55-56
• 5.4 仿真驗證56-60
• 第6章 操縱性靈敏度分析60-72
• 6.1 操縱運動參數(shù)的求取60-62
• 6.2 靈敏度分析方法介紹62-65
• 6.2.1 靈敏度分析方法概要62-65
• 6.2.2 靈敏度分析方法的選擇65
• 6.3 船舶操縱性靈敏度分析65-72
• 6.3.1 回歸分析法的基本原理65-67
• 6.3.2 船型參數(shù)對船舶操縱性的敏感性分析67-72
• 第7章 總結與展望72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78

【參考文獻】

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本文編號：843869