含有坞舱的船舶水动力性能分析

发布时间：2020-08-06 08:56

【摘要】：近年来,我国在南海岛礁的开发建设力度不断加大,然而对于没有港口大型船舶无法靠岸的岛礁/岛屿,为了便于人员和物资的投送,一类在船尾部建有可浸湿坞舱的船舶成为联通海岸与供给船舶的可行方式,这里的小型运输船能够在坞舱进水后直接驶入/驶出。当尾坞门打开船舶进出时,流体的非线性作用可能会变得更为显著,如坞舱内外流场及船舶运动的耦合、坞舱内流体晃荡共振效应,此时会在坞舱内部产生往往超过常规运动的现象,进而影响坞舱内小型船舶的正常进出。因次,本文有必要针对含坞舱船舶的水动力性能进行研究,为类似问题分析提供参考。本文较为系统地回顾和总结了含坞舱船舶水动力性能所涉及到的国内外研究现状,然后基于CFD(Computational Fluid Dynamics)方法建立船舶性能分析数值水池,探讨含坞舱船舶的水动力性能。具体工作内容如下:(1)建立三维高精度数值波浪水池,考虑网格和时间步长的影响并进行相应收敛性分析,最终确定合适的网格模型和时间步长,并将数值模拟结果与理论值进行对比,验证其准确性,为后续研究奠定基础。(2)对Wigley-Ⅲ及其改进型船模(含坞舱船舶)的波浪绕射问题进行数值模拟分析,分别计算在不同航速下和不同浪向下约束船模随外部激励所受到的力和力矩。文中将Wigley-Ⅲ模型的计算结果与试验和势流理论结果进行对比,此外还探讨了改进后含坞舱船舶在遭遇不同浪向波浪时所受的力与力矩无因次系数的变化趋势。(3)基于动网格技术,实现不同船模在迎浪和45度浪向角情况下的垂荡和纵摇运动与流场的耦合求解,并将Wigley-Ⅲ迎浪下的数值模拟结果与试验数据进行了对比,探讨了坞舱中是否含有小型浮体情况下船舶在迎浪与斜浪情况下运动趋势。(4)本文最后模拟坞舱内含有小型浮体在不同位置处的运动响应,探讨小船驶入/驶出坞舱过程的运动响应及其中的多体干扰问题,同时探讨船体的运动是否受约束对坞舱内浮体的影响。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U661.3

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本文编号：2782142