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江海直达船舶操纵性水动力导数数值模拟
| 论文题名： | 江海直达船舶操纵性水动力导数数值模拟 |
| 关键词： | 船舶操纵性;江海直达船;数值模拟;水动力导数 |
| 摘要： | 船舶操纵性是船舶重要性能之一，事关船舶的安全性和经济性，对船舶操纵性能进行预报是船舶设计过程中的一项重要工作。随着长江航道“十二五”规划的建设实施，万吨级江海直达船舶迎来发展机遇，目前对于船宽吃水比很大的浅吃水肥大型船舶的研究有限，难以从现有经验公式中准确预报其操纵性能，需采用其它方法进行预报。此外，江海直达船交替航行于无限海域与内河航道，需要考虑浅水效应及限宽航道对操纵性的影响。 当前对船舶操纵性进行预报的主要方法求解操纵运动方程，为求解船舶操纵运动方程，首先需要确定船舶操纵性运动水动力导数。获取操纵性水动力导数的最可靠方法是约束模试验方法，该方法可以获取各种速度导数及耦合导数，且无因次化结果可直接应用于实船。 近年来，随着计算机技术的发展进步，CFD方法在实践中的应用越来越广泛。使用CFD方法可以模拟船舶的约束模试验，进而得到船舶相关的操纵性水动力导数。CFD方法不仅可以降低试验费用，对于系列船模试验，CFD方法更具优越性。当计算资源足够时，可对船舶进行实船尺度数值模拟，以减小尺度效应影响。同时，CFD方法可得到船舶周围具体压力分布及流场分布情况，更直观地展示船舶存在的局部设计缺陷。 本文以KVLCC1与某江海直达船为研究对象，采用FLUENT求解RANS方程，模拟PMM试验，计算得到了相应的水动力导数。 本文主要内容有：（1）数值方法模拟KVLCC1船在深水与浅水两种情况下的纯横荡运动，计算得到相应的水动力导数值并与SIMMAN会议提供的试验数值对比，验证采用数值方法的可靠性。随后分析了横荡速度幅值，横荡频率对结果的影响。（2）采用相同的数值方法模拟某江海直达船在无限水深、浅水及限宽航道中的纯横荡运动，分析了浅水效应、航道宽度以及横荡频率、速度幅值对横向力，摇首力矩、横向力相位角，摇首力矩相位角的影响。（3）通过数值方法模拟某江海直达船在深水中的纯首摇运动及斜航运动，得到了相应的水动力导数。通过船体表面压力云图得到了船体表面简单的流场分布情况。 |
| 作者： | 刘文超 |
| 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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