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内倾船型有航速纵向运动与甲板上浪粘性数值模拟
| 论文题名： | 内倾船型有航速纵向运动与甲板上浪粘性数值模拟 |
| 关键词： | 内倾船型;纵向运动;甲板上浪;粘性流;数值模拟 |
| 摘要： | 内倾船型水线以下为外凸的曲线形式，水线以上部分采用舷侧内倾10°-20°，上层建筑侧壁内倾7°-15°的设计，在高海况中航行时，容易发生甲板上浪现象。甲板上浪不但会影响布置在甲板上设备的性能，而且对内倾船型结构也有相当大的影响；同时甲板上浪引起的内倾船型的非线性运动，除了会导致内倾船型的整体稳性不足之外，还会导致内倾船型产生参数横摇等现象，严重情况下还可能导致船舶的倾覆，所以在内倾船型研究过程中，都要给予甲板上浪现象极大的重视。 通常对甲板上浪现象的研究采用的是势流理论与粘性流相结合的方法，船体的运动采用势流求解，甲板上浪运用粘性流模拟，本文利用粘性CFD软件，在全粘性环境下，实时模拟有航速内倾船型的甲板上浪运动，探索内倾船型的甲板上浪现象，尤其是“爬浪”现象。 文中先建立了数值波浪水池，实现了微幅波、斯托克斯二阶波和斯托克斯五阶波的制造，分析了造波精度及可靠性；再计算光体和带附体内倾船模型以不同航速在迎浪线性规则波中的频响曲线；并预报了不同航速的光体、带附体和有舷墙内倾船模型在不同波陡的迎浪规则波中的纵向运动，准确捕捉了船舶的非线性运动以及甲板上浪现象，由此分析了航速、波陡和舷墙对甲板上浪现象的影响；最后运用多域耦合方法预报了甲板积水量对内倾船型纵向运动的影响。得出了如下结论： （1）内倾船在大波陡波浪中的纵向运动存在明显的非线性现象，这是船体内倾和甲板上浪共同作用的结果。 （2）有航速内倾船型的甲板上浪现象会加大船体的纵向运动，受非线性运动的影响，内倾船的纵向运动会比直壁或外飘船型大。 （3）舭龙骨、舵和桨轴等附体对减小内倾船的纵摇运动作用有限，但能有效减小内倾船的垂荡运动，缓和内倾船的甲板上浪现象。 （4）内倾船的非线性运动适合使用粘性CFD方法来探究，可准确捕捉复杂的水体运动。 （5）降低航速和波陡均可以有效减小甲板上浪量，但是无法有效降低“爬浪”高度，设置封闭舷墙，虽然可以降低甲板上浪量，但由于回流的存在，并不能降低甲板上的总水量，同样也无法减小“爬浪”高度。 （6）OpenFOAM能较好的实现多域耦合计算，为相关领域的粘性数值模拟提供了一种有效手段。 |
| 作者： | 刘乐 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 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： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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