基于CFD技术的船舶强非线性砰击载荷研究

发布时间：2021-04-30 06:44

　　波浪中的船舶砰击作为船舶与海洋工程领域的重点研究课题之一,涉及强非线性等特性。剧烈的砰击会严重降低船舶自身结构的疲劳强度,对船体结构造成损伤,因此在船舶设计过程中,应考虑强非线性砰击载荷对船体结构安全性的影响。本文使用基于CFD求解器的STAR-CCM+商业软件（下文简称为STAR）,从简化结构楔形体入手,设计并开展了其入水砰击问题的数值仿真。将所得砰击力等数值结果和前人自相似解及试验结果对比,验证了数值模型的可靠性。重点对浅水效应展开计算,量化了水域底端壁面对砰击力、自由液面抬升等水动力系数的影响。在此基础上为深入研究砰击机理,对曲率更为复杂的船体剖面进行研究。考虑到预报船舶砰击载荷时可能会简化船艏外飘剖面,而简化前后剖面的水动力特性差异缺乏详细研究,本文对比分析了一种船艏外飘剖面和三种简化剖面的垂向砰击载荷、自由液面抬升等,为船艏外飘剖面的简化提供指导。最后针对集装箱船在大波高中的强非线性砰击问题进行研究,模拟了三维船体在迎浪、斜浪等不同工况下的砰击现象,重点分析船艏砰击载荷的分布、峰值等特性,为工程中的船舶砰击载荷预报提供了依据和指导。本文的主要研究内容如下:（1）介绍了 STA... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 入水砰击问题研究现状
        1.2.1 二维楔形体入水砰击研究现状
        1.2.2 船体剖面入水砰击问题研究现状
        1.2.3 三维船体入水砰击问题研究现状
    1.3 本文研究内容
2 数值仿真方法
    2.1 引言
    2.2 入水砰击数值仿真方法
        2.2.1 STAR求解砰击问题基础理论
        2.2.2 入水砰击数值仿真的关键技术
    2.3 本章小结
3 二维楔形体入水砰击问题研究
    3.1 引言
    3.2 楔形体入水砰击数值模型
        3.2.1 计算域及网格划分
        3.2.2 边界条件
    3.3 收敛性分析及算法验证
        3.3.1 收敛性分析
        3.3.2 验证
    3.4 浅水效应计算结果分析
        3.4.1 压力场
        3.4.2 自由液面抬升
        3.4.3 砰击力
    3.5 本章小结
4 船体剖面入水砰击问题研究
    4.1 引言
    4.2 船体剖面入水砰击数值模型
        4.2.1 计算域及网格划分
        4.2.2 边界条件
    4.3 收敛性分析及验证
        4.3.1 收敛性分析
        4.3.2 验证
    4.4 计算结果分析
        4.4.1 自由液面抬升
        4.4.2 压力场
        4.4.3 砰击力
    4.5 本章小结
5 三维船体强非线性入水砰击问题研究
    5.1 引言
    5.2 一阶VOF波模拟
        5.2.1 计算域及网格划分
        5.2.2 边界条件及波浪参数设置
        5.2.3 收敛性分析
        5.2.4 数值造波验证
    5.3 三维船体强非线性入水砰击
        5.3.1 计算域及网格划分
        5.3.2 边界条件及参数设置
        5.3.3 收敛性分析
        5.3.4 数值方法验证
    5.4 迎浪和斜浪情况下的砰击载荷研究
        5.4.1 迎浪情况
        5.4.2 斜浪情况
        5.4.3 砰击压力的比较和分析
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3169036