本文關(guān)鍵詞：基于雷諾時(shí)均NS方程的船體繞流數(shù)值研究

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【摘要】：水動(dòng)力是作用于船舶諸力中最為復(fù)雜的一種作用力,準(zhǔn)確確定水動(dòng)力是建立高精度船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的所需要解決的關(guān)鍵問題之一。隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)的迅速發(fā)展,從流場(chǎng)的微觀角度分析船體所受水動(dòng)力成為可能。本文利用雷諾時(shí)均NS(Reynolds Average Navier-Stokes,RANS)方程,對(duì)船舶平行中體二維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并分析不同情形下流場(chǎng)變化規(guī)律。本文的主要工作如下:(1)對(duì)二相流下方柱繞流問題進(jìn)行驗(yàn)證分析。通過計(jì)算雷諾數(shù)Re=12000條件下不同浸深的方柱繞流問題,將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,數(shù)據(jù)吻合良好,并且可以清晰的觀測(cè)到漩渦的產(chǎn)生。同時(shí)保持浸深不變,改變Re數(shù)對(duì)二相流下的方柱繞流問題進(jìn)行定量分析,得出隨著Re數(shù)的增加,漩渦脫落現(xiàn)象越明顯速度越快的結(jié)論。(2)在相同Re數(shù)下通過改變船舶平行中體部分舭部半徑,分析船舭部繞流狀況,將數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。結(jié)果表明在一定范圍內(nèi)隨著船舭部半徑增大,其靠近來流處的舭部漩渦會(huì)逐漸增大,但隨著半徑的繼續(xù)增大,其漩渦會(huì)逐漸減小。隨著舭部半徑的增大,靠近出口處的舭部漩渦會(huì)逐漸增大并且越來越混亂。(3)對(duì)KVLCC船型按照1:100縮尺模型的橫流下的水動(dòng)力進(jìn)行數(shù)值模擬。利用經(jīng)驗(yàn)公式方法計(jì)算KVLCC船型橫向力,同時(shí)對(duì)比利用CFD數(shù)值模擬所獲得的計(jì)算結(jié)果,驗(yàn)證CFD數(shù)值仿真技術(shù)的可靠性,并觀察自由液面變化。
【關(guān)鍵詞】：船舶運(yùn)動(dòng)建模 橫向力 計(jì)算流體力學(xué) 多相流
【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)】：U661.1;O357.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究目的及意義10-11
• 1.3 研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 船舶CFD技術(shù)發(fā)展11-12
• 1.3.2 繞流研究進(jìn)展12-13
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 雷諾時(shí)均NS方程及求解方法15-28
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)簡(jiǎn)介15-18
• 2.2 基于雷諾時(shí)均NS方程的流場(chǎng)數(shù)值模擬方法18-21
• 2.2.1 直接模擬18-19
• 2.2.2 大渦模擬19-20
• 2.2.3 雷諾時(shí)均法20-21
• 2.3 湍流模型21-26
• 2.4 求解算法26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于VOF方法的二相流方柱繞流模擬28-60
• 3.1 VOF方法28-31
• 3.1.1 不可壓縮粘性二相流數(shù)值方程28-30
• 3.1.2 自由液面運(yùn)動(dòng)方程30-31
• 3.2 邊界層理論31-35
• 3.2.1 邊界層理論簡(jiǎn)介31-33
• 3.2.2 壁面函數(shù)方法33-35
• 3.3 二相流方柱繞流分析35-53
• 3.3.1 數(shù)值模型建立及網(wǎng)格劃分35-37
• 3.3.2 VOF模型設(shè)置37-42
• 3.3.3 升阻力系數(shù)校核42-43
• 3.3.4 方柱繞流CFD計(jì)算結(jié)果43-53
• 3.4 Re數(shù)對(duì)二相流方柱繞流的影響53-58
• 3.4.1 模型準(zhǔn)備53-54
• 3.4.2 變速度方柱擾流研究54-58
• 3.5 本章小結(jié)58-60
• 第4章 基于VOF方法的船體繞流數(shù)值研究60-72
• 4.1 船體繞流研究60-63
• 4.2 舭部半徑對(duì)船體橫向來流的影響63-65
• 4.3 船體橫向來流分析65-70
• 4.3.1 斜航時(shí)流體動(dòng)力估算式65-67
• 4.3.2 KVLCC1三維二相流模型建立67-68
• 4.3.3 KVLCC1數(shù)值模型對(duì)比68-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論與展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 作者簡(jiǎn)介78

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1 楊岳;基于雷諾時(shí)均NS方程的船體繞流數(shù)值研究[D];大連海事大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：851259