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基于CFD的岸壁效应的数值模拟
| 论文题名： | 基于CFD的岸壁效应的数值模拟 |
| 关键词： | 近岸壁航行;计算流体力学;岸壁效应;重叠网格;数值计算 |
| 摘要： | 随着船舶尺度的逐渐增大，很多航道、港内附近水域等变得相对狭小，成为受限水域。船舶在这些水域所受到的水动力和水动力矩也发生了显著变化，很多专家学者曾对此做了大量的研究。本文在前人研究的基础上，考虑流场的粘性，采用动态重叠网格技术对受限水域的岸壁效应展开了数值模拟。 随着计算机技术的快速发展，计算流体力学(CFD，Computational FluidDynamic)在船舶水动力研究中的应用越来越广泛。随着船舶粘性阻力计算方面取得的不断成功，人们开始探讨在操纵性数值研究中考虑流体的粘性。本文基于CFD技术，以系列60船型为研究对象，通过求解RANS(Reynolds AveragedNavier-Stokes)方程对船舶岸壁效应进行了数值模拟。其中，网格采用重叠网格技术，湍流模型采用SSTk-ω模型，求解算法采用PISO(Pressure Implicit withSplitting of Operators)算法，自由面的模拟采用单相Level Set方法。 本文采用上述方法对系列60船型在近岸航行的深水和浅水中分别进行了数值计算。首先假设船舶静止不动，设置定向来流，模拟出了船舶的阻力系数、横向力系数和转首力矩系数，并将计算结果与他人的计算结果进行了对比，吻合度较高。然后放开船舶横荡、垂荡和纵摇三个自由度，对近岸壁航行的船舶进行了数值计算，得到了不同岸壁距离下的横移量，并分析了船速对其的影响，同时也研究了不同船速时船体压力的变化。 本文采用的重叠网格技术，在保证计算精度的前提下，不仅简化了网格的生成，而且在船舶运动时只要生成新的网格插值信息即可，无需重新生成网格，这就大大的减小了工作量和计算量。本文的计算方法可以为进一步研究限制水域船舶操纵性提供借鉴;计算结果可以为驾引人员提供一定的参考，也可以为航道的疏浚、拓宽等提出理论上的建议。 |
| 作者： | 李忠收 |
| 专业： | 航海科学与技术 |
| 导师： | 洪碧光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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