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静水中高速型船舶纵向运动数值模拟

发布时间:2018-12-25 18:26
【摘要】:船舶在航行过程中,由于周围流场以及受力的改变,船体姿态将发生相应的变化。对于高速型船舶其运动姿态变化更加明显,进而影响船舶的正常航行,降低船舶的舒适性和安全性。船舶六自由度运动问题是一种复杂的三维流动,并且由于其运动的复杂性和自由面的存在使得研究难度进一步增大。随着计算机技术CFD(Computational Fluid Dynamics)的不断发展,越来越多的学者运用数值方法对其进行研究。本文基于CFD技术并应用STAR-CCM+软件研究高速型船舶的阻力及纵向运动特性,并针对这一特性对船体局部进行改型设计。首先,本文运用CFD技术,对某高速型船舶直航下固定模态和自由模态的船体阻力进行了数值计算,并将数值计算结果与实验结果进行比较分析,验证了采用自由模态计算船体阻力具有更高的精度。其次,针对船舶六自由度运动问题,本文对静水中高速型船舶的纵向运动进行了数值模拟,分析了船体型线对高速船水动力性能的影响,给出了船体阻力随航速的变化情况、船舶运动过程中纵倾角和升沉位移的变化规律以及船体周围流场分布情况。最后,在应用船舶六自由度运动数值模拟方法的基础上,对DTMB5415模型开展计及升沉纵摇耦合运动的数值模拟,并对其球艏构型进行适当的改型设计,为高速船航行运动的数值模拟提供一定参考。
[Abstract]:Due to the change of the flow field and the force around the ship, the ship's attitude will change. For high-speed ships, the change of motion attitude is more obvious, which will affect the normal navigation of ships and reduce the comfort and safety of ships. The six-degree-of-freedom motion problem of a ship is a kind of complicated three-dimensional flow, and the complexity of its motion and the existence of free surface make it more difficult to study. With the development of computer technology CFD (Computational Fluid Dynamics), more and more scholars use numerical method to study it. Based on CFD technology and STAR-CCM software, the resistance and longitudinal motion characteristics of high-speed ship are studied in this paper. Firstly, in this paper, the hull resistance of fixed mode and free mode is calculated by using CFD technology, and the numerical results are compared with the experimental results. It is verified that the calculation of hull resistance by free mode has higher accuracy. Secondly, aiming at the motion of six degrees of freedom, the longitudinal motion of high speed ship in hydrostatic water is numerically simulated, the influence of ship body line on hydrodynamic performance of high speed ship is analyzed, and the variation of hull resistance with speed is given. The variation law of the inclination angle and heave displacement and the distribution of the flow field around the ship during the ship's motion. Finally, based on the numerical simulation method of ship's six-degree-of-freedom motion, the DTMB5415 model is simulated with the coupled motion of heaving and pitching, and the configuration of the spherical bow is modified appropriately. It provides a certain reference for the numerical simulation of the navigation motion of high speed ship.
【学位授予单位】:集美大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U661.3

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本文编号:2391479

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