新型养鱼船工作船舱内流场CFD数值仿真研究

发布时间：2020-04-28 13:57

【摘要】：养鱼船在工作过程中,受外部环境的作用,舱室会随着船体发生六自由度耦合运动响应,进而引起舱内流体会发生复杂的晃荡现象。晃荡引起的水体状态变化直接决定了养殖对象的养殖生态环境。因此开展养鱼船工作船舱内流场数值仿真研究,分析船体运动以及外部流场对舱内养鱼生态环境的影响对养鱼船的母船选型及改造方案设计具有重要的理论参考价值。面对当前我国南海渔业养殖较为迫切的市场需求,国内已有船舶公司提出了将退役旧船改造为养鱼船的方案。本文以一艘由散货船改装而成的养鱼船为研究对象,基于CFD方法模拟了养鱼船在外界环境条件作用下发生多自由度耦合运动时的舱内流场状态,分析了船体运动及外部海洋条件对养鱼船养殖生态环境的影响,具体内容包括:首先,基于封闭舱室的模型试验,确定了数值计算的模型及算法;采用ITTC的推荐规程结合封闭舱室的试验数据对晃荡问题进行了不确定度分析,确定了数值计算的网格尺度及时间步方案。后续以封闭舱室模型的验证结果拓展应用至开孔舱室内部流场的数值仿真。其次,根据养鱼船的总布置图,选取养鱼船开孔舱室的典型横剖面建立二维水动力分析模型。对横摇和垂荡两种含有舱室晃荡问题的典型运动形式进行了数值模拟。分别分析了养鱼船在不同幅值、频率的横摇、垂荡运动以及不同相位角的横摇与垂荡耦合运动激励下,开孔舱室内部流场状态的变化规律。研究结果可为养鱼船改造方案中的母船选型提供参考。然后,同样基于二维横剖面水动力分析模型,模拟了养鱼船在单独均匀流、波浪以及浪-流联合场作用下的开孔舱室内部流场状态。分析了流速、舱型以及不同波浪对于开孔舱室内部流场状态的影响规律。研究结果可为养鱼船的改造方案设计中提供参考。最后,基于波浪势流的三维边界元理论,建立了养鱼船在复杂波浪载荷作用下运动响应的理论预报方法,综合考虑船体运动及外部流场的影响,建立了一种可靠的船体运动与外部流场联合作用的数值分析模型,实现了实际海况下的养鱼船开孔舱室内部流场的模拟。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U663.8;U674.4

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本文编号：2643542