波流作用下排水型船舶阻力的数值计算

发布时间：2017-09-26 17:36

  本文关键词：波流作用下排水型船舶阻力的数值计算

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【摘要】：波流的相互作用是一种普遍自然现象。流能使波浪发生变形并改变波浪的波谱，对于确定参数的波流，波流之间的非线性相互作用改变了原有的波流场。船舶在航行过程中会受到波与流的双重作用，阻止船舶航行，影响的船舶快速性。计算流体力学（CFD）在船舶设计中的应用迅速发展，越来越多的学者从不同角度对此开展研究。船舶绕流是一种复杂的三维流动，，其近壁面的粘性流动十分复杂，并且由于自由液面的存在增加了问题的难度。 本文利用流体力学软件FLUENT，对当前具有代表意义的仿物理造波法和给定边界造波法进行了数值造波技术研究，结合FLUENT二次开发，对三维数值造波进行了初步探讨。 针对水中运动的船舶，本文对带自由液面的船舶在三维粘性流场中的运动进行数值模拟并进行阻力计算。分析了船型对阻力形成的影响，将摩擦阻力和总阻力与拖曳水池试验和ITTC经验公式进行对比，验证了船舶阻力数值计算的可行性。 在应用数值造波技术的基础上，计算了波流相互作用下船舶的阻力，求得船舶的波浪增阻，并与势流理论和切片理论所得结果进行了对比分析，为在复杂环境下的船舶阻力数值计算提供了一定参考。
【关键词】：数值造波 自由液面 VOF方法 规则波 船舶阻力
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.311
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 数值波浪水池的国内外研究现状10-11
• 1.2.2 船舶阻力的国内外研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 第2章 基于粘性流的 CFD 数值理论13-22
• 2.1 流场数学模型13-17
• 2.1.1 质量和动量守恒方程13
• 2.1.2 RANS 方程13-14
• 2.1.3 涡粘模型14
• 2.1.4 RNG k 模型14-15
• 2.1.5 近壁面处理15-16
• 2.1.6 自由液面的追踪16-17
• 2.2 流场数值计算方法17-20
• 2.2.1 控制方程的离散18-19
• 2.2.2 离散格式19
• 2.2.3 压力修正方程19-20
• 2.2.4 边界条件的处理20
• 2.3 网格技术20-21
• 2.3.1 结构化网格21
• 2.3.2 非结构化网格21
• 2.4 本章总结21-22
• 第3章 数值水池造规则波方法研究22-30
• 3.1 引言22
• 3.2 推波板造波22-26
• 3.2.1 推波板造波机理论22-23
• 3.2.2 计算模型与网格划分23-24
• 3.2.3 参数及边界条件的设定24
• 3.2.4 监测波浪数据方法24-25
• 3.2.5 数值计算结果分析25-26
• 3.3 给定边界造波26-29
• 3.3.1 计算模型与网格划分27
• 3.3.2 边界条件设置27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 水面基本船型的阻力数值计算30-40
• 4.1 Wigley 船计算实例30-34
• 4.1.1 计算模型30-31
• 4.1.2 网格划分31
• 4.1.3 计算条件设置31-32
• 4.1.4 计算结果及分析32-34
• 4.2 系列 60 船计算实例34-39
• 4.2.1 计算模型及网格34-35
• 4.2.2 计算结果和分析35-39
• 4.3 本章小结39-40
• 第5章 波流作用下船舶阻力数值计算40-49
• 5.1 Wigley 船算例40-44
• 5.1.1 计算模型建立40
• 5.1.2 计算区域网格划分40
• 5.1.3 边界条件设置40-41
• 5.1.4 计算结果分析41-44
• 5.2 系列 60 算例44-48
• 5.2.1 计算模型建立及网格划分44-45
• 5.2.2 数值结果分析45-48
• 5.3 本章小结48-49
• 第6章 总结与展望49-51
• 6.1 总结49-50
• 6.2 展望50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-56
• 附录56-58
• 在学期间发表的学术论文58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：924887