海上长球首球尾双体风电维护船波浪增阻仿真研究

发布时间：2017-10-27 08:37

  本文关键词：海上长球首球尾双体风电维护船波浪增阻仿真研究

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【摘要】：近年来,随着海上风电场的发展,风电维护船已成为迫切需求以及研究的热点。对于风电维护船,波浪对其作业的影响很大,本文选取快速性和耐波性良好的长球首球尾双体船型作为风电维护船船型。波浪增阻作为耐波性的重要内容之一,很大程度上影响船舶的运营性能和经济效益,其研究具有很大的理论意义和实用价值。随着计算流体力学的不断发展,结合计算机技术所产生的CFD方法被越来越广泛地应用在船舶运动与性能计算领域。本文采用专业的船舶与海洋工程CFD软件包FINE/Marine建立数值波浪水池,设定相关边界条件,模拟双体船的纵摇和升沉运动。通过设置不同的计算域划分和网格划分方案,研究计算域的划分以及网格尺寸对高速双体船纵向运动以及波浪中阻力的影响,得出相对量化的研究结论,并将结果与试验数据进行了分析比较,初步得出了适用于双体船的波阻估算途径。根据海上风电场维护船的使用要求以及双体船的船型特点,选取长球首球尾双体船作为风电维护船船型。利用本文所探究的CFD数值计算方法计算了长球首球尾双体风电维护船在波浪中的纵摇和升沉运动以及波浪增阻。通过设定不同的球首球尾方案,研究不同球首球尾长度对长球首球尾双体风电维护船在波浪中阻力性能的影响;通过选取不同片体间距分析片体间距对长球首球尾双体风电维护船波浪增阻的影响并寻求其规律。研究波浪要素对长球首球尾双体船纵摇和升沉运动以及波浪增阻的影响。分析波高及浪向角对纵摇和升沉运动以及波浪增阻的影响规律。并且根据船舶航行海域的实际情况,选取了几个典型海况,模拟了长球首球尾双体风电维护船在不规则波中的运动,进行波浪增阻和运动统计值分析。本文的相关研究成果将为双体船的波浪增阻计算以及风电维护船的船型设计与优化提供参考。
【关键词】：风电维护船 长球首球尾双体船 纵摇升沉 波浪增阻 CFD
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.311;U674.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 选题的理论意义和实用价值12-14
• 1.1.1 国内外风电场的发展及其维护情况12-13
• 1.1.2 船舶波浪增阻13-14
• 1.1.3 选题的意义和价值14
• 1.2 国内、外研究现状及发展趋势14-19
• 1.2.1 海上风电维护船的研究现状14-15
• 1.2.2 双体船片体形状的研究现状15-17
• 1.2.3 波浪增阻的研究现状17-18
• 1.2.4 船舶CFD的研究现状18-19
• 1.3 主要研究内容19-22
• 第2章 船舶CFD数值仿真及耐波性理论22-36
• 2.1 CFD数值仿真原理22-28
• 2.1.1 数学模型的建立22-25
• 2.1.2 自由液面的追踪方法25
• 2.1.3 控制方程的离散25-27
• 2.1.4 流场的求解方法27
• 2.1.5 网格的划分27-28
• 2.2 船舶耐波性及波浪增阻理论28-35
• 2.2.1 船舶在波浪中的运动响应29-31
• 2.2.2 船舶波浪增阻理论31-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第3章 双体船波浪阻力数值计算方法研究36-52
• 3.1 仿真软件和数值方法36-41
• 3.1.1 仿真软件选择36-37
• 3.1.2 数学模型和数值方法37-41
• 3.2 计算域大小研究41-48
• 3.2.1 计算域划分的考虑41-43
• 3.2.2 计算结果分析43-48
• 3.3 网格尺寸研究48-51
• 3.3.1 网格尺寸的考虑48-50
• 3.3.2 计算结果分析50-51
• 3.4 双体船波浪阻力计算方法总结51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 基于波浪增阻的长球首球尾双体风电维护船研究52-66
• 4.1 维护船船型52-55
• 4.1.1 海上风电场维护船的船型及尺度52-53
• 4.1.2 方案生成53-55
• 4.2 球首球尾长度对波浪增阻的影响55-61
• 4.2.1 船模主尺度55-56
• 4.2.2 计算工况56
• 4.2.3 计算结果与分析56-61
• 4.3 片体间距对波浪增阻的影响61-65
• 4.3.1 片体间距设置62
• 4.3.2 计算结果及分析62-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 波浪要素对波浪增阻的影响66-76
• 5.1 规则波中波浪增阻影响要素探讨66-70
• 5.1.1 波高的影响66-67
• 5.1.2 浪向角的影响67-70
• 5.2 不规则波中的波浪增阻预报70-74
• 5.2.1 海浪谱选取及海况设置70-71
• 5.2.2 计算结果及分析71-74
• 5.3 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 附录82-92
• 攻读硕士期间发表的论文92-94
• 致谢94-95
• 详细摘要95-99

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