基于重叠网格的三体水翼复合船粘流运动预报方法研究

发布时间：2017-09-12 06:11

  本文关键词：基于重叠网格的三体水翼复合船粘流运动预报方法研究

  更多相关文章： 三体船 三体水翼复合船 六自由度 重叠网格 RANS

【摘要】：三体船虽然到20世纪90年代才引起人们的普遍关注,但由于总体性能独特,很快就成为各国竞相发展的重要船型之一,有关三体船水动力性能的研究也日益深入,但三体船粘流运动预报方法及其减摇装置的研究仍相对滞后,开展这方面研究具有重要的学术意义和工程价值。本文基于重叠网格技术,探索建立三体船粘流运动预报方法,并用于三体水翼复合船的运动预报,分析水翼系统减阻减摇的机理。主要工作如下:本文综合RANS方法、重叠网格技术、六自由度求解方法以及数值造波技术,突破复杂附体与船体网格重叠时的匹配及数据传递问题,建立了船舶六自由度运动的粘流预报方法。首先以DTMB5512单体船为研究对象,进行了迎浪规则波中运动响应的数值模拟,通过与试验结果的比较,验证了该数值方法在船舶运动预报上的有效性和可靠性。其次,为节省船舶粘流运动预报的计算时间,本文尝试采用白噪声波谱方法进行DTMB5512的运动预报。与试验值及规则波方法计算结果的比较表明,白噪声波谱方法的精度与规则波方法相当,但计算时间减少60%以上,这为后续深入研究打下了良好的基础。为进一步考核建立的六自由度运动预报方法在三体船上的有效性,本文对一型三体船在迎浪规则波中的运动进行了预报,数值结果与试验值吻合较好,表明该数值方法可用于三体船的运动预报。本文最后根据三体船的船型特点和运动特性,建立了适配水翼系统的三体水翼复合船简化模型,开展了三体水复合船及其裸船体快速性和耐波性的数值计算。数值结果与快速性模型试验结果吻合较好,表明该方法可较准确地预报三体船及三体水翼复合船的阻力与航态;由于缺乏规则波试验结果,本文定性分析了水翼系统的减摇效果,分析结果符合工程经验,表明本文建立的粘流方法可用于三体水翼复合船的运动预报,初步达到了工程应用的水平,为三体水翼复合船水动力性能的评估和优化提供了实用的研究方法和工具。同时,本文通过比较三体水翼复合船及其裸船体的快速性、耐波性计算结果,初步分析了水翼系统的减阻减摇机理,可为水翼系统的设计和适配提供参考。
【关键词】：三体船 三体水翼复合船 六自由度 重叠网格 RANS
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 前言10-19
• 1.1 本研究的意义10-11
• 1.2 三体船的发展现状11-12
• 1.3 国内外三体船耐波性的研究12-16
• 1.3.1 国外三体船耐波性研究概况12-14
• 1.3.2 国内三体船耐波性研究概况14-16
• 1.4 水翼系统的水动力特性研究概况16-17
• 1.5 本文的主要工作17-19
• 第二章 基本理论和方法19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 流体力学基本方程19
• 2.3 RANS 方程19-20
• 2.4 湍流模型20-23
• 2.5 自由面处理方法23-25
• 2.5.1 自由面捕捉23-24
• 2.5.2 重初始化24-25
• 2.6 重叠网格方法25-29
• 2.7 数值方法29-32
• 2.7.1 坐标变换29-30
• 2.7.2 离散化30
• 2.7.3 离散格式30-31
• 2.7.4 压力-速度耦合求解31-32
• 2.8 小结32-33
• 第三章 波浪中常规船舶运动模拟33-55
• 3.1 引言33
• 3.2 造波方法33-34
• 3.3 船舶六自由度运动34-36
• 3.4 算例描述36-40
• 3.4.1 计算对象36-37
• 3.4.2 计算网格37-38
• 3.4.3 网格生成38-39
• 3.4.4 边界条件39
• 3.4.5 计算工况39-40
• 3.5 计算结果及分析40-48
• 3.5.1 数据处理方法40-42
• 3.5.3 计算结果分析42-48
• 3.6 船舶运动响应快速模拟技术48-53
• 3.6.1 白噪声谱48-49
• 3.6.2 计算网格49
• 3.6.3 计算结果及分析49-53
• 3.7 小结53-55
• 第四章 三体船粘性流场数值模拟55-68
• 4.1 引言55
• 4.2 算例描述55-59
• 4.2.1 计算对象55-57
• 4.2.2 计算工况57-58
• 4.2.3 计算网格58-59
• 4.3 计算结果及分析59-67
• 4.3.1 数据处理方法59-60
• 4.3.2 光体静水阻力结果60-62
• 4.3.3 迎浪规则波中的运动62-65
• 4.3.4 波浪增阻65-67
• 4.4 小结67-68
• 第五章 三体水翼复合船粘性流场数值模拟68-82
• 5.1 引言68
• 5.2 算例描述68-71
• 5.2.1 水翼系统及参数68-70
• 5.2.2 三体水翼复合船70
• 5.2.3 计算工况70-71
• 5.3 计算网格生成71-72
• 5.4 计算结果及分析72-81
• 5.4.1 三体水翼复合船静水阻力结果72-77
• 5.4.2 三体水翼复合船耐波性计算结果77-81
• 5.5 小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-90
• 攻读硕士学位期间学术成果90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 赵发明;高成君;夏琼;;重叠网格在船舶CFD中的应用研究[J];船舶力学;2011年04期

2 王中;卢晓平;詹金林;;高速三体船的水动力学和船型研究新进展[J];船舶力学;2011年07期

3 李百齐;水翼艇静水翼航性能的一种计算方法[J];中国造船;1983年02期

4 李培勇,冯铁城,裘泳铭;三体船横摇运动[J];中国造船;2003年01期

5 周秀红;赵发明;王丽艳;;船舶粘流计算软件“OShip”开发[J];中国造船;2014年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 邓锐;黄德波;周广利;孙华伟;;T型翼对三体船水动力性能的影响[A];2013年船舶水动力学学术会议论文集[C];2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨强;三体船适配T型水翼设计研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

，

本文编号：835514