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基于OpenFOAM数值波浪水池的过渡型艇水动力性能研究
| 论文题名： | 基于OpenFOAM数值波浪水池的过渡型艇水动力性能研究 |
| 关键词： | 数值波浪水池;过渡型艇;纵摇升沉;波浪增阻;水动力性能;船体阻力 |
| 摘要： | 当船舶航速增加到过渡阶段，动升力的作用已经不可忽视。伴随而来的是船体明显的抬升和艉倾。目前主要以试验的方法来研究过渡型艇的水动力特性，传统的CFD在计算船体阻力时将船体固定在计算域中，而不能描述船体浮态随着水流航速增加带来的改变，因此不再适用于过渡型艇的水动力性能研究。作为开源CFD软件，OpenFOAM能在求解船体流场的同时计算出船体浮态的改变，更真实地模拟过渡型艇复杂的水动力变化特点。其完全开放的源代码也为水动力计算的二次开发带来方便。因此本文选择OpenFOAM作为过渡型水动力性能的研究平台。 本文首先将造波程序waves2Foam移植到OpenFOAM自带的求解多相流的动网格求解器interDyMFoam中，实现了微幅波、二阶斯托克斯波、孤立波、不规则波以及斜浪的制造。并对waves2Foam的造波理论进行修改，给造波理论加入相对船舶的速度。实现了有航速的波浪水池。然后将改编的波浪水池分为有波幅和无波幅两类分别对过渡型高速无人艇模型的变航态阻力性能和波浪中的纵摇升沉、阻力增加和横摇运动进行预报。得到了以下结论：（1）基于OpenFOAM的数值水池在其强大的动网格求解能力基础上能准确预报过渡型快艇的阻力航态问题。（2）前移重心对改善过渡型艇的阻力和航态有明显的效果。压浪板对减小过渡型艇的阻力和调整浮态效果明显。（3）基于OpenFOAM的数值波浪水池能准备模拟有航速的纵摇升沉运动，纵摇升沉无因次频响结合与试验吻合良好。并且在迎浪条件下的阻力增加量的计算方面与试验趋势吻合，较试验值稍小。（4）本数值水池能够较好模拟横浪条件下船舶的多自由度运动，计算结果和试验数据吻合良好。本数值波浪水池成功模拟了各种条件下的船舶在波浪中的自由运动问题，为进一步研究复杂条件下浮体的六自由度运动打下基础。 |
| 作者： | 湛俊华 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 毛筱菲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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