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箱型船强制横摇水动力试验与数值模拟研究
| 论文题名： | 箱型船强制横摇水动力试验与数值模拟研究 |
| 关键词： | 箱型船;横摇阻尼;水动力试验;PIV技术;数值模拟 |
| 摘要： | 随着对船舶横摇运动问题日益关注，如何确定船舶横摇阻尼、了解横摇流场流动特征已经成为船舶水动力学领域的研究热点之一。确定横摇阻尼的方法主要有三种：船舶模型横摇试验、经验公式和基于粘流的数值模拟方法。以试验的方式确定横摇阻尼是最直观有效的手段，船舶横摇阻尼预报的经验公式也是基于试验获得的数据回归得到的。同时，考虑到数值模拟成本低、无触点流场测量等优势，CFD技术在横摇阻尼预报中得到普遍应用，良好的CFD使用经验对提高横摇阻尼预报精度具有重要意义。 本文针对强制横摇下的水动力特征进行研究，从模型试验和数值模拟两个方面展开工作。 首先以驳船模型为试验对象，利用自主设计的船模强制横摇驱动装置，实现船模做简谐横摇运动下的横摇水动力测试试验。模型试验中完成了试验强制横摇驱动装置设计、驱动装置精确性和可行性验证、强制横摇试验水动力数据处理分析。通过数据处理测得横摇水动力系数，讨论其随频率和摇幅的变化规律，重点分析横摇阻尼随横摇频率和幅值变化的非线性特性。使用粒子图像测速（Particle Image Velocimetry，PIV）技术测量船模横摇运动流场，通过示踪粒子图像处理得到船模横摇运动时船体舭部附近的流动分离、漩涡泄出等现象。 然后基于VOF多相模，研究粘流数值计算中湍流模型、时间步长、网格质量等参数对箱型浮体横摇水动力计算收敛性和精度的影响，累积船舶横摇CFD数值模拟经验，在此基础上开展驳船横摇水动力试验工况数值模拟，对比水动力系数的数值与试验结果，并比较FLUENT数值模拟得到的流场信息和模型试验中PIV测得真实流场信息。 |
| 作者： | 程锦 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 马山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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