船模的阻力计算和实验测定

发布时间：2017-10-26 12:15

  本文关键词：船模的阻力计算和实验测定

  更多相关文章： S-175标模 船模试验 数值模拟 CFX 阻力

【摘要】：船舶阻力是船舶设计中一个非常重要的参数,直接影响船舶的性能。为研究船舶的阻力,本文以杭州电子科技大学省重点船港机械装备技术实验室中的船模S-175为研究对象,采用理论分析、数值分析和模型试验三种互相结合的方法对其进行较系统的研究,推导了船模各阻力与傅汝德数之间的关系,研究了阻力的相似定律;建立了一套包含船模网格建立、数值计算模型和船模流场阻力显示程序;搭建了一套船模试验的综合试验平台,并进行了相关的模型试验。最后,将理论分析值、数值计算值和模型测量结果进行对比分析,验证了模型的准确性。详细工作分成如下六部分展开:第1章,阐述了该课题的研究背景和意义,系统地回顾和总结了船舶阻力理论计算的发展进程和研究进展,详细介绍了当前国内外船舶CFD的发展趋势和阻力预报方法,介绍了目前流行的商用CFD软件,同时概括了本文的主要研究内容。第2章,介绍了船舶阻力的基本概念、分类和阻力相似定律。以经典KCS为例,收集相关公开数据,总结分析各阻力成分随航速(即傅汝德数)变换的改变规律。在垂直循环水槽中进行了船模阻力试验,得到了不同航速下的船体总阻力。详细叙述了试验的方法步骤及试验注意事项,确保试验数据的可靠性。总结分析实验数据,并根据相关参考文献推导得出适合该船模的阻力计算经验公式。第3章,根据S-175的型值图,采用Solidworks进行三维船模的生成。介绍了模拟计算的基本单元网格的类型和划分的要求,对本文网格生成的主要软件Gridgen做了简单的介绍。第4章,综合考虑计算时间和计算结果准确度对S-175粘性绕流场进行了网格的划分,利用Gridgen自带的检测功能检查生成的网格质量。利用CFX的后处理模块进行了网格无关性检测。第5章,基于CFD方法对S-175标模进行了含自由面的粘性绕流场的数值模拟,得出不同航速下的阻力值,将数值模拟计算结果与试验方法所得阻力值进行比较分析。采用VOF法来跟踪捕捉自由液面的流场细节,采用CFX的后处理模块对船表面的y+进行检测分析,利用FIELDVIEW得出一系列流场云图进行分析比较。第6章,介绍了本文的主要工作内容,并指出不足之处。
【关键词】：S-175标模 船模试验 数值模拟 CFX 阻力
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-14
• 1.1.1 船舶阻力研究的重要性11
• 1.1.2 船舶阻力理论研究11-13
• 1.1.3 船舶阻力研究方法13-14
• 1.2 船舶CFD技术的发展历程14-15
• 1.3 常用的CFD商用软件15-16
• 1.4 本文主要工作16-17
• 第2章 船模阻力试验17-34
• 2.1 船舶阻力基本概念17-22
• 2.1.1 阻力的成因17
• 2.1.2 阻力的相似定律17-19
• 2.1.3 以经典船型KCS模型来探究阻力成分19-22
• 2.2 船模水池试验22-24
• 2.3 流速校准试验24-26
• 2.3.1 LGY—Ⅲ型多功能智能流速仪24
• 2.3.2 试验方案24-26
• 2.4 船模阻力试验26-32
• 2.4.1 船模阻力测量系统26-27
• 2.4.2 模型准备27-28
• 2.4.3 船模安装28-29
• 2.4.4 试验数据采集软件29-31
• 2.4.5 试验数据结果31-32
• 2.5 本章小节32-34
• 第3章 S-175 船模的建模和网格介绍34-46
• 3.1 建模34-40
• 3.2 网格介绍40-44
• 3.2.1 网格类型41-43
• 3.2.2 网格分块技术43-44
• 3.2.3 网格划分要求44
• 3.3 商业软件GRIDGEN介绍44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 船模绕流场的网格生成46-53
• 4.1 计算域的构建46
• 4.2 船体表面网格的生成及检测46-49
• 4.2.1 空间两直线生成曲线46-47
• 4.2.2 划分船体表面47-49
• 4.3 船体粘性流场网格的生成及检测49-52
• 4.3.1 近壁网格特点49
• 4.3.2 体网格的生成49-50
• 4.3.3 网格无关性及网格质量检测50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 S-175 船模粘性流场的数值模拟53-76
• 5.1 CFD概述53-54
• 5.2 控制方程和湍流模型54-58
• 5.2.1 流动的控制方程54-55
• 5.2.2 湍流数值模拟方法55
• 5.2.3 湍流模型55-58
• 5.3 壁面函数选取58-59
• 5.4 自由液面的模拟59-60
• 5.5 初始化流场及求解器控制60-62
• 5.5.1 边界条件的设定60-61
• 5.5.2 求解器控制61-62
• 5.6 计算结果分析62-74
• 5.6.1 与试验数据的比较分析62-64
• 5.6.2 船模粘性绕流场的“y+”检测64-65
• 5.6.3 船模粘性绕流场的分析65-74
• 5.7 本章小结74-76
• 第6章 总结与展望76-77
• 6.1 全文总结76
• 6.2 研究展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-80

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本文编号：1098636