原文传递
基于CFD方法的破损船舶阻力预报研究
| 论文题名： | 基于CFD方法的破损船舶阻力预报研究 |
| 关键词： | 破损船舶;水动力性能;阻力预报 |
| 摘要： | 船舶因破舱进水带来的阻力及其水动力性能的变化是船舶安全性研究的中的重要问题。船舶发生火灾或者破损事故后，需要对破损船舶有着合理的判断依据并采取科学的决策应对事故的发生。船上人员需要采取措施使船舶依靠自身的动力安全的返回港口。船上的应急操作人员可以采取适当的措施，以自我推进、拖曳或牵引的方式进行救助作业。破损船破舱进水导致了船舶水动力性能的变化，包括船舶吃水加深和破损舱室进水导致的湿表面积的增大，破舱进水和船舶运动之间的耦合作用导致船舶附近流场和船舶自身浮态的变化。完整船能依靠自身动力安全的返回港口，在破损船事故发生时已不再适用。 计算流体力学(CFD)技术的快速发展为船舶水动力性能预报提供了全新的工具，与传统方式相比，它能提供更高的船舶设计效率和能力。CFD方法具有预报精度高、适用性广、成本低廉、周期短等优势，将传统模型试验设计方法转变为基于仿真的设计方法。本文利用CFD软件STAR-CCM+对DTMB5415船模进行数值仿真，对DTMB5415的完整船模和破损船模进行数值仿真。 首先，对计算流体力学CFD和船舶阻力成因进行原理的阐述。详细叙述了CFD软件中模型导入、网格类型、边界条件、控制方程、湍流模型和自由液面的处理等，分析了船舶阻力的成因以及分类。其次，进行完整船阻力计算研究。运用CFD软件，采用雷诺时域平均的N-S方程(RANS)和流体体积法(VOF)处理自由表面。模拟计算了DTMB5415完整船正浮状态下的静水阻力，其傅汝德数Fr变化范围为0.05-0.45，与INSEAN水池实验对比结果表明得到了良好的精确度。再次，对破舱进水进行时域仿真模拟。基于DFBI六自由体运动进行进水过程时域仿真，可视化进水过程并分析最终的横倾、纵倾以及升沉，重点介绍了破损船船舯、船艉和船艏不同开口位置的最终浮态。最后，进行破损船不同开口位置和开口大小的总阻力研究。运用建模软件CATIA对DTMB5415船模进行不同开口位置、开口大小、舱室布置等进行设置。计算了破损船无内部流场总阻力和有内部流场总阻力，对比完整船和破损船总阻力增加的因素，分析破损船流场变化带来的附加阻力增加。 |
| 作者： | 刘飞 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 林壮;王沛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
