原文传递
Barge与KVLCC2船的水弹性实验研究及分析
| 论文题名： | Barge与KVLCC2船的水弹性实验研究及分析 |
| 关键词： | 舰船;波浪作用;水弹性响应;运动响应 |
| 摘要： | 近年来，全球运输船舶不断向着大型化和高速化发展；在分析超大型船舶耐波性问题时，传统地将其视作刚性来计算的办法已无法准确预报其运动响应。本文将从物理模型实验和数值模拟两方面分别对舰船在波浪中的水弹性响应和运动响应进行系统研究。 基于计算流体力学软件STAR-CCM+建立了时域下三维粘流数值波浪水池，数值模型采用重叠网格、拉伸体网格、切割体网格、DFBI模型等数值技术的组合，并且从时间步长、网格尺寸、波浪在空间上的衰减性、计算域宽度和消波区长度等方面系统、全面地进行了收敛性验证：本文所建立数值波浪水池可准确、稳定地生成所需入射波，同时该数值波浪水池可高效、准确地求解波物相互作用问题。 通过分段船模实验的方法对Barge（驳船）的水弹性响应进行了研究，分别从同波高-变波长，同波长-变波陡两方面进行多参数变化的综合分析；同时数值模拟了刚性Barge（驳船）在多参数变化波况下的运动响应。船体为刚性条件下：波高不变时，随着波长的增加Barge各处的响应幅值算子趋于一致；波长不变、波陡较大时，波浪的非线性成分增大，Barge运动的非线性也随之增强；在大波陡工况下，Barge会出现首部出入水砰击等强非线性现象，在首部及船周产生较强的局部波系。考虑弹性响应时：弹性Barge在首部附近的运动响应模式与刚性数值结果差别较大，弹性Barge整船的响应幅值算子均小于刚性Barge，且沿船长方向的变化比刚性条件下更加平缓。 通过分段船模实验的方法来对KVLCC2进行多参数变化波况下水弹性响应的实验研究，同时基于数值模拟对刚性KVLCC2的也进行了多参数变化波况下的分析。分析实验弹性结果发现：当入射波长小于1倍船长且入射波波幅较小时，水弹性响应较小；入射波波长在1倍船长至1.5倍船长之间时，在本文所研究工况范围内无论是波高不变、波长变化还是波长不变、波陡变化其响应幅值算子沿船长方向的变化规律保持不变，数值上稍有波动。分析数值刚性结果可得：波高不变，各组计算工况下，入射波长小于1倍船长时，各监测点响应幅值算子从船首至船尾的变化十分接近线性；入射波长大于等于1倍船长时，KVLCC2整体的响应幅值算子随波长的增大而增大，且随着波长的增大，响应幅值算子在船长方向的变化越趋于平缓；KVLCC2船在本文研究的规则波况中不会出现首部出入水等强非线性现象。 通过分段船模实验的方法能较好地实现船舶在波浪中的水弹性效应，同时基于数值模拟对刚性Barge和KVLCC2进行多参数变化的入射波下的运动响应分析，二者相互结合、对比验证，能在研究其耐波性响应的同时突出水弹性响应对船体运动响应的影响。 |
| 作者： | 荆芃霖 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 何广华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
检索历史
应用推荐
