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圆舭型快艇回转横倾角数值模拟初步分析
| 论文题名： | 圆舭型快艇回转横倾角数值模拟初步分析 |
| 关键词： | 圆舭型快艇;回转横倾角;数值模拟;受力分析 |
| 摘要： | 船舶数值水池是最近几年兴起的利用数字仿真来计算模拟船舶运动受力的一种新手段，其中数值模拟的环境多样性和多种求解技术是其主要的关键技术。 针对圆舭型快艇全速回转时倾斜到一定角度时，船舶出现加速倾斜的趋势，稳定后的横倾角远远大于理论公式计算的结果，约为理论计算值的3~5倍。利用不同的数值模型和混合网格有限体积法结合对Navier-Stokes方程进行数值求解，建立了基于混合网格的非定常数值离散计算模型及计算方法，编写了数值控制边界条件，计算并分析回转运动的流动特性，探讨了不同的参数变量下回转运动的受力及流体特性和压力中心点的位置变化。 本文利用大型的数值计算软件Flue nt对某圆舭快艇进行了数值模拟分析，探讨了回转运动中的受力和力矩以及流场信息。 本文分别采用了两种方法对回转运动中的数值模拟进行了探讨。一种是基于MRF方法，通过转换求解坐标，将流体的离心加速度和科氏加速度变成源项添加到求解方程中求解。该型圆舭快艇航速为11.5k n，全速为13.5k n。我们选取了3、3.5、4、4.5和5倍船长回转半径，和9、12、13、16和19kn及倾角为5、8、11、14、18度时的125个模型，通过数值模拟分析在不同回转半径、航速和横倾角下的船舶受力和横倾力矩的变化关系，比较几种不同湍流模型的差异性和优越性。同时通过查找规范，基于数值模拟结果线性插值和通过辅助作图的方法，通过受力分析计算得到横倾角与规范横倾角的大小，分析压力中心位置随倾角的变化趋势。 第二种是利用动网格重构技术在固定坐标下求解，通过二维模型模拟逐步实现在三维动网格模型和VOF模型实现回转中波浪的对船舶横倾影响，可以弥补MRF方法不能存在自由液面的缺点。在三维动网格模型中，采用表面光滑的局部区域随船舶一起运动的方法，将在不规则的船体表面的网格重构调整到局部域光滑曲面，缓和了动网格模型中节点运动导致的网格质量变差和VOF模型对网格高质量要求之间的矛盾，同时对回转运动中六自由度的运动进行了简单的探讨，指出了实现该运动的难点及切入点。同时研究对两种常见的模拟回转运动的进行了模拟，通过阐述数学原理，设立对比模型通过比对分析两种模型的缺点和可行性，为后面的研究提供参考。 |
| 作者： | 周密 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 周玉龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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