基于Fluent的低速肥大船型的粘性流场性能分析
发布时间：2022-01-06 18:54
在船舶领域中,水动力学一直以来都是研究的重点,随着相关技术的逐步完善,使得可用于船舶性能及流动细节分析的软件随之增多,Fluent便是其中之一,其类型为CFD软件包。与常规船型相比,肥大船型具有一定的特殊性,即粘性阻力大,这在一定程度上影响了此类船型航行速度的提升。为给船型改良提供详细可靠的依据,可以运用Fluent软件对肥大船型的粘性流场性能进行分析。鉴于此,从低速肥大船型在水面上的流动特点分析入手,论述基于Fluent的低速肥大船型的粘性流场性能,为肥大船型优化改进提供依据。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(20)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
肥大船型首部面网格的布置情况Fig.1Schematicdiagramofthelayoutofthemeshattheheadofalargeship
?甑募扑闵细?泳?贰?由于本次研究的是低速肥大船型的粘性流场问题，因此决定采用该软件中的单精度求解器对模型进行求解。在Solve求解器中对多网格的默认精度值进行修改，减小迭代变化次数，具体的变化如下：p=(1+α)p·old,(2)p式中，α为亚松弛因子，假设该因子为0.2，则作为限制变量，每次迭代的最大改变幅度不得超过20%，本次计算中阿尔法的取值为0.5。2.4数据处理通过船舶模型试验的方法对计算的正确性进行验证，由试验所得的阻力曲线及成分如图3所示。图3肥大船型的阻力曲线及成分Fig.3Resistancecurveandcompositionoflargeship因波形测量对相关试验仪器设备的灵敏度具有比较高的要求，加之本次的试验对象为低速肥大船型，此类船型的波高较小，因此，只对高速进行测量，结果如图4所示。本次研究的这种船型具有线形丰满的特点，下水后在波浪的作用下，船体的湿表面积相对较大。同时，粘性阻力的占比非常高。当该船型在水面上以中速或是低速向前行驶时，粘性阻力可以达到80%以上，与本次研究所得的结果基本相同。3结语在各种船型当中，肥大船型的载货量最大，其在水面上航行时所受的粘性阻力也非常大，在总阻力中的占比较高，这极不利于该船型航速的提升。为有效解决这一问题，可以运用Fluent软件，对肥大船型的粘性流场性能进行分析，通过建立船型的模型、划分网格，进行求解优化，从而可以快速对船型进行改良，最大限度降低粘性阻力的影响，以此来达到提升航行速度的目的。参考文献：张维英,董震鹏,陈静,等.基于FLUENT的拖网渔船球鼻艏形状减阻优化研究[J].大连理工大学学报,2018(3):45–47.[1]张恒,詹成胜.基于
况发生。在对网格的布设质量进行控制时，可以采用壁面函数的方法，由于首层网格的间距较远，因此，可以用Y对该间距进行描述，具体如下：Y=ρμty/μ,(1)式中，y为首层网格与壁面的距离，为防止Y值小于12，y的取值范围应当在30～300这一区间范围内。故此，Y值应不超出4～5这一区间。肥大船型首部与尾部的船体网格布置情况分别如图1和图2所示。图1肥大船型首部面网格的布置情况Fig.1Schematicdiagramofthelayoutofthemeshattheheadofalargeship图2肥大船型尾部面网格的布置情况Fig.2Schematicdiagramofthelayoutofthemeshontheaftsideofalargeship·8·舰船科学技术第42卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FLUENT的拖网渔船球鼻艏形状减阻优化研究[J]. 张维英,董震鹏,陈静,毛晓旭,金钊,胡丽芬. 大连理工大学学报. 2018(02)
[2]基于CFD的船舶阻力尺度效应研究[J]. 张恒,詹成胜. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(02)
[3]单体复合船型纵向运动幅频响应函数计算的两种粘性修正方法[J]. 王许洁,孙树政,赵晓东,李积德. 中国造船. 2012(01)
[4]高耐波性单体船新构型及阻力性能分析[J]. 刘流,李积德,孙树政. 船海工程. 2010(03)
[5]应用FLUENT软件优化船舶阻力性能[J]. 谢玲玲,陈顺怀,吴静萍. 华中科技大学学报(自然科学版). 2009(06)
本文编号：3572991
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(20)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
肥大船型首部面网格的布置情况Fig.1Schematicdiagramofthelayoutofthemeshattheheadofalargeship
?甑募扑闵细?泳?贰?由于本次研究的是低速肥大船型的粘性流场问题，因此决定采用该软件中的单精度求解器对模型进行求解。在Solve求解器中对多网格的默认精度值进行修改，减小迭代变化次数，具体的变化如下：p=(1+α)p·old,(2)p式中，α为亚松弛因子，假设该因子为0.2，则作为限制变量，每次迭代的最大改变幅度不得超过20%，本次计算中阿尔法的取值为0.5。2.4数据处理通过船舶模型试验的方法对计算的正确性进行验证，由试验所得的阻力曲线及成分如图3所示。图3肥大船型的阻力曲线及成分Fig.3Resistancecurveandcompositionoflargeship因波形测量对相关试验仪器设备的灵敏度具有比较高的要求，加之本次的试验对象为低速肥大船型，此类船型的波高较小，因此，只对高速进行测量，结果如图4所示。本次研究的这种船型具有线形丰满的特点，下水后在波浪的作用下，船体的湿表面积相对较大。同时，粘性阻力的占比非常高。当该船型在水面上以中速或是低速向前行驶时，粘性阻力可以达到80%以上，与本次研究所得的结果基本相同。3结语在各种船型当中，肥大船型的载货量最大，其在水面上航行时所受的粘性阻力也非常大，在总阻力中的占比较高，这极不利于该船型航速的提升。为有效解决这一问题，可以运用Fluent软件，对肥大船型的粘性流场性能进行分析，通过建立船型的模型、划分网格，进行求解优化，从而可以快速对船型进行改良，最大限度降低粘性阻力的影响，以此来达到提升航行速度的目的。参考文献：张维英,董震鹏,陈静,等.基于FLUENT的拖网渔船球鼻艏形状减阻优化研究[J].大连理工大学学报,2018(3):45–47.[1]张恒,詹成胜.基于
况发生。在对网格的布设质量进行控制时，可以采用壁面函数的方法，由于首层网格的间距较远，因此，可以用Y对该间距进行描述，具体如下：Y=ρμty/μ,(1)式中，y为首层网格与壁面的距离，为防止Y值小于12，y的取值范围应当在30～300这一区间范围内。故此，Y值应不超出4～5这一区间。肥大船型首部与尾部的船体网格布置情况分别如图1和图2所示。图1肥大船型首部面网格的布置情况Fig.1Schematicdiagramofthelayoutofthemeshattheheadofalargeship图2肥大船型尾部面网格的布置情况Fig.2Schematicdiagramofthelayoutofthemeshontheaftsideofalargeship·8·舰船科学技术第42卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FLUENT的拖网渔船球鼻艏形状减阻优化研究[J]. 张维英,董震鹏,陈静,毛晓旭,金钊,胡丽芬. 大连理工大学学报. 2018(02)
[2]基于CFD的船舶阻力尺度效应研究[J]. 张恒,詹成胜. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(02)
[3]单体复合船型纵向运动幅频响应函数计算的两种粘性修正方法[J]. 王许洁,孙树政,赵晓东,李积德. 中国造船. 2012(01)
[4]高耐波性单体船新构型及阻力性能分析[J]. 刘流,李积德,孙树政. 船海工程. 2010(03)
[5]应用FLUENT软件优化船舶阻力性能[J]. 谢玲玲,陈顺怀,吴静萍. 华中科技大学学报(自然科学版). 2009(06)
本文编号：3572991
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