船舶性能數(shù)值水池關鍵技術研究與應用.pdf

1、隨著計算機硬件水平的提升和現(xiàn)代數(shù)值算法的改進，船舶性能數(shù)值水池技術已經(jīng)成為了船舶研究和設計中不可或缺的重要手段。深入開展船舶性能數(shù)值水池的關鍵技術研究并取得突破，對提高我國船舶設計研發(fā)水平和國際競爭力，促進我國船舶工業(yè)的跨越發(fā)展具有重要意義。
　　目前基于粘流CFD理論的船舶數(shù)值水池技術，應用范圍越來越廣泛，在快速性及耐波性問題中與傳統(tǒng)勢流理論方法相結合，使得解決船海工程問題的手段更加豐富。本文系統(tǒng)深入的總結了國內外研究現(xiàn)狀的基礎

2、上，針對船舶快速性和耐波性問題的數(shù)值模擬方法及關鍵技術點進行研究，充分利用粘流CFD理論和數(shù)值研究的成果，、結合傳統(tǒng)的船舶勢流分析方法的優(yōu)勢，建立了具有理論依據(jù)又計及粘性效應的有效方法。
　　應用船/槳全域RANS方法結合滑移網(wǎng)格技術計算船槳干擾，通過控制螺旋槳轉速預報船模自航點，依據(jù)CFD數(shù)值計算結果和船模實船性能轉換關系進行實船快速性預報，計算結果與試驗對比符合較好；基于粘流/勢流耦合方法計算船槳相互作用，即用體積力代替螺旋槳

3、效應，應用RANS求解器得到槳盤面處的總實效速度分布,總速度減去螺旋槳自身誘導周向平均速度得到實效進速,根據(jù)實效進速通過面元法重新計算槳受力及誘導速度，再以新的體積力耦合粘流場中計算，實現(xiàn)了粘流CFD耦合面元法預報船舶自航性能。
　　基于RANS方程建立了三維粘性數(shù)值波浪水池，以速度邊界入口給定規(guī)則波速度條件，消波區(qū)采用人工阻尼消波，能夠較好的模擬物理水池規(guī)則波，在此基礎上進行了有航速船舶繞射問題的數(shù)值模擬，并得出了波浪載荷預報結

4、果；對強制垂蕩和縱搖運動進行了模擬并計算了船舶縱搖和垂蕩的附加質量和阻尼系數(shù)，相關計算結果與試驗數(shù)據(jù)對比表明吻合良好。
　　船舶在海浪中航行，橫搖運動是船舶的主要振蕩運動形式之一，開展橫搖運動預報方法研究對提高船舶安全性和居住舒適性具有重要意義。目前船舶在波浪中橫搖預報的理論研究主要是勢流理論，而船舶橫搖阻尼的確定是準確預報船舶在波浪中運動的關鍵之一。橫搖運動與流體粘性和流動特征密切相關，考慮粘性影響和非線性特征，對正確計算橫搖阻