基于CFD的船舶U型减摇水舱阻尼结构设计研究
发布时间：2021-11-26 20:14
船舶减摇水舱的结构简单,并且它能够在所有航行速度下达到减小横摇的效果。作为目前广泛使用的减摇装置,它特别适用于滚装船,渔船,巡逻艇,钻井船,科研船等船舶。由于粘性作用,水舱中液体流动是复杂的,具有强非线性和随机性。当前,减摇水舱的理论计算还不能用于工程实践。基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）的数值模拟方法为解决船舶减摇水舱阻尼结构设计问题提供了一种新的实现手段。本文以滚装船为对象,基于CFD的相关理论,考虑粘度和自由表面的影响。通过使用Ansys Fluent软件进行数值模拟,对其减少横摇进行了一系列工作,主要内容如下:（1）基于скийБлаговешен（勃拉革维新斯基）设计的被动U型减摇水舱的一般方法,设计了水舱的基本尺寸和相关参数。（2）根据“双谐摇”的设计思想,选择水舱的振荡周期等于船舶的固有周期,并设定幅值。为U型被动减摇水舱设计了7种不同开度的阻尼挡板,并使用Ansys ICEM CFD15.0软件,分别建立了加装1块不同开度阻尼挡板的三维U型水舱模型。紧接着,网格模型被导入Ansys Fluent15.0软件,以模拟计...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 本文研究的目的和意义
1.2 国内外减摇水舱装置研究近况综述
1.3 本文的主要研究内容及要点
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 要点
2 U型减摇水舱和CFD相关理论
2.1 水舱设计的基本思想
2.2 横摇微分方程及频率响应
2.3 数值计算方法
2.3.1 k?ε模式
2.3.2 边界条件
2.3.3 自由表面追踪方法
2.3.4 Fluent软件简介
2.4 自由液面水舱强迫横摇数值模拟
2.4.1 模型建立
2.4.2 仿真数值模拟
2.5 本章小结
3 U型减摇水舱的主要尺寸设计
3.1 减摇水舱结构设计
3.1.1 水舱固有周期的确定
3.1.2 设计过程中的注意事项
3.1.3 减摇水舱的特征数
3.1.4 减摇水舱设计过程
3.2 水舱阻尼
3.3 本章小结
4 U型减摇水舱的强迫横摇数值仿真
4.1 U型减摇水舱阻尼挡板开度设置
4.2 建立模型及后处理
4.2.1 Fluent主要参数设置
4.2.2 CFD数值计算及结果分析
4.2.3 不同边舱液深的数值仿真计算
4.2.4 不同挡板数量和位置的数值仿真计算
4.2.5 不同周期的数值仿真计算
4.2.6 不同幅值的数值仿真计算
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的减摇水舱流体仿真[J]. 梁利华,张松涛,史洪宇. 计算机仿真. 2012(12)
[2]平面纯被动减摇水舱设计研究[J]. 张培信,李榛,翁徽赣. 船舶与海洋工程. 2012(03)
[3]一种基于计算流体力学的三维船舶横摇阻尼预报方法[J]. 杨春蕾,朱仁传,缪国平,范菊. 上海交通大学学报. 2012(08)
[4]船舶减摇水舱控制技术现状与展望[J]. 马维良,焦侬,贾正余,韦彬. 船舶工程. 2011(06)
[5]基于VOF法的液舱晃荡数值模拟及载荷计算[J]. 刘桢兵. 重庆理工大学学报(自然科学版). 2011(03)
[6]基于GAMBIT的舰船全附体几何建模[J]. 肖冰,石爱国,王骁. 船舶工程. 2010(S2)
[7]减摇水舱的固有频率和阻尼研究与试验分析[J]. 梁利华,刘志坤,张松涛. 船舶工程. 2010(03)
[8]粘性流中船舶横摇阻尼计算[J]. 黄昊,郭海强,朱仁传,缪国平. 船舶力学. 2008(04)
[9]液舱晃荡的数值模拟[J]. 祁江涛,顾民,吴乘胜. 船舶力学. 2008(04)
[10]FLUENT计算任意二维剖面受迫振荡水动力[J]. 程红霞,李积德. 中国舰船研究. 2007(01)
博士论文
[1]阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D]. 邓锐.哈尔滨工程大学 2010
[2]U型减摇水舱及试验摇摆台实验研究[D]. 赖志昌.哈尔滨工程大学 2001
硕士论文
[1]减摇水舱阻尼结构设计及固有周期研究[D]. 孙林.哈尔滨工程大学 2016
[2]减摇水舱嵌入式控制系统的设计与开发[D]. 陈欣歆.浙江大学 2014
[3]带顶部构件的矩形液舱大幅晃荡实验研究[D]. 孙明.哈尔滨工程大学 2012
[4]强迫运动柱体附加质量与阻尼系数的CFD计算[D]. 罗敏莉.武汉理工大学 2011
[5]数值波浪水池中船舶辐射绕射的数值模拟[D]. 方昭昭.上海交通大学 2011
[6]基于CFD的数值波浪水池技术及强迫横摇数值实验研究[D]. 尹波.哈尔滨工程大学 2011
[7]船舶减摇水舱舱液振荡周期和阻尼特性研究[D]. 谢广东.哈尔滨工程大学 2011
[8]粘性流中船舶横摇运动的数值模拟[D]. 纪东方.华南理工大学 2010
[9]船舶性能数值水池的研究及其若干应用[D]. 郭海强.上海交通大学 2009
本文编号：3520848
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 本文研究的目的和意义
1.2 国内外减摇水舱装置研究近况综述
1.3 本文的主要研究内容及要点
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 要点
2 U型减摇水舱和CFD相关理论
2.1 水舱设计的基本思想
2.2 横摇微分方程及频率响应
2.3 数值计算方法
2.3.1 k?ε模式
2.3.2 边界条件
2.3.3 自由表面追踪方法
2.3.4 Fluent软件简介
2.4 自由液面水舱强迫横摇数值模拟
2.4.1 模型建立
2.4.2 仿真数值模拟
2.5 本章小结
3 U型减摇水舱的主要尺寸设计
3.1 减摇水舱结构设计
3.1.1 水舱固有周期的确定
3.1.2 设计过程中的注意事项
3.1.3 减摇水舱的特征数
3.1.4 减摇水舱设计过程
3.2 水舱阻尼
3.3 本章小结
4 U型减摇水舱的强迫横摇数值仿真
4.1 U型减摇水舱阻尼挡板开度设置
4.2 建立模型及后处理
4.2.1 Fluent主要参数设置
4.2.2 CFD数值计算及结果分析
4.2.3 不同边舱液深的数值仿真计算
4.2.4 不同挡板数量和位置的数值仿真计算
4.2.5 不同周期的数值仿真计算
4.2.6 不同幅值的数值仿真计算
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的减摇水舱流体仿真[J]. 梁利华,张松涛,史洪宇. 计算机仿真. 2012(12)
[2]平面纯被动减摇水舱设计研究[J]. 张培信,李榛,翁徽赣. 船舶与海洋工程. 2012(03)
[3]一种基于计算流体力学的三维船舶横摇阻尼预报方法[J]. 杨春蕾,朱仁传,缪国平,范菊. 上海交通大学学报. 2012(08)
[4]船舶减摇水舱控制技术现状与展望[J]. 马维良,焦侬,贾正余,韦彬. 船舶工程. 2011(06)
[5]基于VOF法的液舱晃荡数值模拟及载荷计算[J]. 刘桢兵. 重庆理工大学学报(自然科学版). 2011(03)
[6]基于GAMBIT的舰船全附体几何建模[J]. 肖冰,石爱国,王骁. 船舶工程. 2010(S2)
[7]减摇水舱的固有频率和阻尼研究与试验分析[J]. 梁利华,刘志坤,张松涛. 船舶工程. 2010(03)
[8]粘性流中船舶横摇阻尼计算[J]. 黄昊,郭海强,朱仁传,缪国平. 船舶力学. 2008(04)
[9]液舱晃荡的数值模拟[J]. 祁江涛,顾民,吴乘胜. 船舶力学. 2008(04)
[10]FLUENT计算任意二维剖面受迫振荡水动力[J]. 程红霞,李积德. 中国舰船研究. 2007(01)
博士论文
[1]阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D]. 邓锐.哈尔滨工程大学 2010
[2]U型减摇水舱及试验摇摆台实验研究[D]. 赖志昌.哈尔滨工程大学 2001
硕士论文
[1]减摇水舱阻尼结构设计及固有周期研究[D]. 孙林.哈尔滨工程大学 2016
[2]减摇水舱嵌入式控制系统的设计与开发[D]. 陈欣歆.浙江大学 2014
[3]带顶部构件的矩形液舱大幅晃荡实验研究[D]. 孙明.哈尔滨工程大学 2012
[4]强迫运动柱体附加质量与阻尼系数的CFD计算[D]. 罗敏莉.武汉理工大学 2011
[5]数值波浪水池中船舶辐射绕射的数值模拟[D]. 方昭昭.上海交通大学 2011
[6]基于CFD的数值波浪水池技术及强迫横摇数值实验研究[D]. 尹波.哈尔滨工程大学 2011
[7]船舶减摇水舱舱液振荡周期和阻尼特性研究[D]. 谢广东.哈尔滨工程大学 2011
[8]粘性流中船舶横摇运动的数值模拟[D]. 纪东方.华南理工大学 2010
[9]船舶性能数值水池的研究及其若干应用[D]. 郭海强.上海交通大学 2009
本文编号：3520848
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3520848.html
