大型金枪鱼船回转运动粘性流场及水动力数值研究

发布时间：2020-09-22 10:16

　　 船舶操纵性是船舶重要的水动力性能之一,和船舶的航行安全性密切相关。而浅水环境下的操纵性与深水环境有很大差别。当渔船出港时,压载并不多,此时水深相对渔船吃水相对较深,然而当渔船回港时,压载变多,吃水变大,而且因为本文考虑的是大型金枪鱼围网渔船,水深条件更应该着重考虑。近几年来,计算机技术高速发展,为船舶计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术的应用与发展提供了良好的基础条件,也使得20年代许多设想的问题有了解决的可能。本文基于CFD商业软件STAR-CCM+平台,通过求解NavierStokes equations(简称RANS方程)对不同水深条件下船舶回转运动粘性流场进行数值模拟,同时监控作用在船体上的水动力。合适的湍流模型和优质的网格载体对得到模拟结果的精确度很重要,通过以大阪号油轮(ESSO OSAKA tanker)为计算模型的仿真结果与试验值的比较验证,确定了适合于浅水环境下操纵运动船舶粘性绕流数值模拟的湍流方程(选取SST k-?湍流模型)以及适合该工况下的网格。当验证方法可行之后,将大型金枪鱼围网渔船作为计算模型,进行不同水深,不同回转速度情况下的回转运动模拟,观察其在航行时的自由面情况,航行后的涡量情况,船体表面的压力分布情况,作用在船体上的水动力数据大小,为金枪鱼船在港口进行回转作业时的操纵性做出预报。
【学位单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U661.33
【部分图文】：

图 1.1 平面运动机构Fig 1.1 Captive condition of PMM曳水池模型试验，需要符合两个无量纲相似标准:弗劳德0U L )，0U 表示的是船模航行速度，L 代表他们的特 是动力粘度，无论是实船的弗劳德数，还是船模的弗劳德和船模的自由液面图是相似的。对于实际的在模型条件没有给出 Re 的等价性,因为模型的 和 L 小于对应的船于缺乏完全的运动相似度，在拖曳水池中对这些问题的研化为局部模拟方法。只有弗劳德数相等，对粘滞阻力和波者在模型试验中测量(Rabaud 和 Moisy)[14]，前者采用半应的全尺寸试验，其表面摩擦系数明显小于拖曳水池试验水池的模拟方法，如全尺寸相同雷诺数下的拖曳水池实验现海上试验。这个问题的一些理论方面已经在上世纪1997)[15]。该方法在实际应用中得到了批准，例如，石油超

图 2.5 混合网格实例Fig 2.5 Blending mesh instance成要求件下，对于网格生成有不同的要求，如在波以上，而且 X, Y 方向的网格也要尽可能的特别快，或者是波浪经过船体之后，波浪直体周围进行加密，以保证顺利捕捉到船体加密区，用来捕捉船体航行过后的尾流，不理，过渡自然精度，船体周围以及流体变化剧烈复杂处的作效率，节省计算时间，所以远离船体的位下，尽可能的使用大网格，而在中间过度区

图 3-1 船舶定常回转运动双坐标系统ig 3.1 The ship steady turning motion bicoordinate sysKA 油轮进行了大量的模型试验，获得了许利，因此本文以该模型为例进行了研究。船主要尺寸列在表 3-1 中。图 3-2 ESSO OSAKA 几何模型

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本文编号：2824251