基于雷诺时均NS方程的船体绕流数值研究

发布时间：2017-09-14 17:12

  本文关键词：基于雷诺时均NS方程的船体绕流数值研究

  更多相关文章： 船舶运动建模 横向力 计算流体力学 多相流

【摘要】：水动力是作用于船舶诸力中最为复杂的一种作用力,准确确定水动力是建立高精度船舶运动数学模型的所需要解决的关键问题之一。随着计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的迅速发展,从流场的微观角度分析船体所受水动力成为可能。本文利用雷诺时均NS(Reynolds Average Navier-Stokes,RANS)方程,对船舶平行中体二维流场进行数值模拟,并分析不同情形下流场变化规律。本文的主要工作如下:(1)对二相流下方柱绕流问题进行验证分析。通过计算雷诺数Re=12000条件下不同浸深的方柱绕流问题,将计算结果与实验数据进行对比,数据吻合良好,并且可以清晰的观测到漩涡的产生。同时保持浸深不变,改变Re数对二相流下的方柱绕流问题进行定量分析,得出随着Re数的增加,漩涡脱落现象越明显速度越快的结论。(2)在相同Re数下通过改变船舶平行中体部分舭部半径,分析船舭部绕流状况,将数值计算与实验数据进行比较。结果表明在一定范围内随着船舭部半径增大,其靠近来流处的舭部漩涡会逐渐增大,但随着半径的继续增大,其漩涡会逐渐减小。随着舭部半径的增大,靠近出口处的舭部漩涡会逐渐增大并且越来越混乱。(3)对KVLCC船型按照1:100缩尺模型的横流下的水动力进行数值模拟。利用经验公式方法计算KVLCC船型横向力,同时对比利用CFD数值模拟所获得的计算结果,验证CFD数值仿真技术的可靠性,并观察自由液面变化。
【关键词】：船舶运动建模 横向力 计算流体力学 多相流
【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】：U661.1;O357.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究目的及意义10-11
• 1.3 研究现状11-13
• 1.3.1 船舶CFD技术发展11-12
• 1.3.2 绕流研究进展12-13
• 1.4 本文主要研究内容13-15
• 第2章 雷诺时均NS方程及求解方法15-28
• 2.1 计算流体力学简介15-18
• 2.2 基于雷诺时均NS方程的流场数值模拟方法18-21
• 2.2.1 直接模拟18-19
• 2.2.2 大涡模拟19-20
• 2.2.3 雷诺时均法20-21
• 2.3 湍流模型21-26
• 2.4 求解算法26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 基于VOF方法的二相流方柱绕流模拟28-60
• 3.1 VOF方法28-31
• 3.1.1 不可压缩粘性二相流数值方程28-30
• 3.1.2 自由液面运动方程30-31
• 3.2 边界层理论31-35
• 3.2.1 边界层理论简介31-33
• 3.2.2 壁面函数方法33-35
• 3.3 二相流方柱绕流分析35-53
• 3.3.1 数值模型建立及网格划分35-37
• 3.3.2 VOF模型设置37-42
• 3.3.3 升阻力系数校核42-43
• 3.3.4 方柱绕流CFD计算结果43-53
• 3.4 Re数对二相流方柱绕流的影响53-58
• 3.4.1 模型准备53-54
• 3.4.2 变速度方柱扰流研究54-58
• 3.5 本章小结58-60
• 第4章 基于VOF方法的船体绕流数值研究60-72
• 4.1 船体绕流研究60-63
• 4.2 舭部半径对船体横向来流的影响63-65
• 4.3 船体横向来流分析65-70
• 4.3.1 斜航时流体动力估算式65-67
• 4.3.2 KVLCC1三维二相流模型建立67-68
• 4.3.3 KVLCC1数值模型对比68-70
• 4.4 本章小结70-72
• 结论与展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 作者简介78

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本文编号：851259