基于Fluent的巴拿马型散货船绕流数值模拟

发布时间：2017-07-17 21:57

  本文关键词：基于Fluent的巴拿马型散货船绕流数值模拟

  更多相关文章： 绕流 船舶建模 FLUENT 数值模拟

【摘要】：船舶在航行过程中,水线下船体周围的流场情况会随着航行速度、吃水及航行水域的不同而随之变化,进而对船舶航行阻力、下沉量、航行安全等产生影响。为了得到船舶航行过程中水线下的流场数据,传统的方法是进行“拖曳水池试验”,但这种方法耗时费力,受尺度效应影响。随着船舶CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)技术的发展和专业船舶建模软件的开发,通过计算机软件对水线下船体绕流情况进行数值模拟得以实现,该方法精度较高,但前期建模过程需要较高的专业知识,因而存在一定局限性。本文利用EXCEL、 AUTOCAD软件,设计了一种简易的建模方法,在确保模型精度的基础上,缩短了建模时间,同时使得非专业人员可根据船舶数据资料,自行建模。本文基于商业CFD软件FLUENT,选用k-ε湍流模型,对一艘巴拿马型散货船(BIGWAVE)进行了建模与绕流数值模拟。具体内容如下：首先,根据BIGWAVE的船舶资料,利用EXCEL软件,生成标准三维点坐标。以“线”为组,将其导入AUTOCAD软件,生成三维线框船体。对其进行区域性放样,导入GAMBIT软件,生成三维船舶实体模型。其次,基于GAMBIT软件,本文通过多次模拟试验,结合经验做法,选取合适的计算域。在船体模型和计算域较为规整的部分,进行结构网格划分,形变较复杂部分进行非结构网格划分。经检查,网格质量均达到了FLUENT软件可解算的标准。最后,将网格文件导入FLUENT软件,选取k-ε湍流模型,运用标准壁面函数,设置相关边界及流场初始条件,对水线下船体进行绕流数值模拟解算。得到水线下船体表面压力分布图、流场分布图等实验数据。结合上述实验数据,本文对船舶稳定航行过程中,水线下船体受到的阻力进行了初步研究,并与理论公式计算的结果进行比对。结果表明,利用本文得到的实验数据计算出的水阻力与理论计算结果有较高的拟合度,从而证明本文模拟解算的结果有较高的精确性,可为进一步研究船舶下沉量、船舶操纵性等相关问题提供参考。
【关键词】：绕流 船舶建模 FLUENT 数值模拟
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究的背景和意义11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 船舶建模研究现状13-14
• 1.2.2 绕流模拟研究现状14-16
• 1.3 论文的主要工作16-18
• 第2章 船舶CFD基本理论及方法18-24
• 2.1 船舶CFD基础概念18-19
• 2.1.1 层流与湍流18
• 2.1.2 边界层18-19
• 2.2 船舶CFD基本方程19-20
• 2.2.1 质量守恒方程(连续性方程)19-20
• 2.2.2 动量守恒方程(N-S方程)20
• 2.3 船舶CFD湍流模型20-22
• 2.3.1 标准k-ε模型21
• 2.3.2 RNGk-ε模型21-22
• 2.3.3 k-ω、SSTk-ω湍流模型22
• 2.4 船舶CFD数值模拟方法22-23
• 2.4.1 有限体积法22-23
• 2.4.2 有限体积法的求解方法23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 船体与计算域模型构建24-48
• 3.1 相关软件简介24-25
• 3.1.1 AUTOCAD24
• 3.1.2 GAMBIT24-25
• 3.2 建模过程25-46
• 3.2.1 船体三维坐标点标准化25-30
• 3.2.2 AUTOCAD生成船体三维线框模型及放样30-34
• 3.2.3 GAMBIT构建船舶三维实体模型及计算域34-38
• 3.2.4 网格划分38-45
• 3.2.5 设定边界条件45-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第4章 FLUENT数值解算48-52
• 4.1 FLUENT软件简介48-49
• 4.2 FLUENT数值解算过程49-52
• 4.2.1 网格相关操作49
• 4.2.2 选择解算模型49-50
• 4.2.3 设定流体介质50-51
• 4.2.4 设定边界条件51
• 4.2.5 求解51-52
• 第5章 模拟结果及应用实例52-58
• 5.1 FLUENT模拟结果52-55
• 5.1.1 船体表面压力分布52-53
• 5.1.2 船体表面等流速线分布53-55
• 5.2 模拟结果的应用实例55-57
• 5.2.1 水线下船体阻力理论计算55-56
• 5.2.2 模拟结果与理论值比对56-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第6章 结论与展望58-59
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 袁益谦;网格高速摄影[J];高速摄影与光子学;1981年02期

2 袁益谦;网格高速摄影成象特性的研究[J];光学学报;1983年07期

3 刘勇奎,石教英;六角网格上的图形显示[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年03期

4 裴蒸;利用网格直接求解几何问题的方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1992年03期

5 孟敏;计忠平;刘利刚;;基于保特征调和场的交互式网格分片[J];计算机辅助设计与图形学学报;2008年09期

6 冯占荣;于建群;付宏;卢洪涛;;一种二维贴体网格改进算法的研究[J];西安交通大学学报;2009年03期

7 刘剑飞;二维有限元网格自动生成及其在含裂纹飞机结构件分析中的应用[J];计算机辅助设计与图形学学报;1990年04期

8 薛晓强,徐温干;轴流风扇扇叶网格的自动生成[J];机电工程;2004年05期

9 刘君;白晓征;王巍;;网格之间流场信息传递的高精度方法和验证[J];空气动力学学报;2010年01期

10 曹建发,陈晏清;多段翼型贴体网格的生成方法[J];北京航空航天大学学报;1993年01期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 王瑞利;付汉清;;流体力学数值模拟中的网格自适应技术[A];中国工程物理研究院科技年报（1999）[C];1999年

2 李盾;陈靖;方华;;复杂外形三维非结构粘性直角网格的生成[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2006学术年会论文集（上册）[C];2006年

3 叶强强;余烨;张静;刘晓平;;基于网格的球面虚拟实景空间搭建方法[A];安徽首届科普产业博士科技论坛——暨社区科技传播体系与平台建构学术交流会论文集[C];2012年

4 郑冠男;杨国伟;;三维非结构动网格计算方法研究[A];第十三届全国激波与激波管学术会议论文集[C];2008年

5 周磊;谭伟伟;;聚合多重网格的体网格可视化技术[A];探索 创新 交流（第4集）——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年

6 晋长秋;曹雄;;二维拉氏程序中的重分[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

7 陈立岗;梁义;陈建军;郑耀;;保特征的曲面网格重生成方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

8 杨永;;基于网格计算的CFD模拟可信度分析[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年

9 龚也君;;浸入界面法快速生成网格[A];第十七届全国反应堆结构力学会议论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郭e，

本文编号：554789