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ONRT波浪中航行性能数值模拟
| 论文题名： | ONRT波浪中航行性能数值模拟 |
| 关键词： | 传播航行性能;波浪条件;阻力性能;粘性效应;自势流理论;仿真分析 |
| 摘要： | 计算机科学的迅速发展带动了很多领域的进步，计算流体力学软件逐渐成为船舶与海洋工程领域重要的研究手段。商业软件占据CFD预报的主要市场，HUST-Ship是由华中科技大学船舶与海洋工程学院舰船水动力性能研究课题组研发，具有自主知识产权CFD预报软件。 本文数值仿真采用基于重叠网格技术的HUST-Ship求解器，通过有限差分法离散RANS方程，湍流模型采用SST k-ω，螺旋桨推进分别采用大阪大学法(OUM)体积力和重叠网格离散螺旋桨(离散桨)方法。以ONRT为研究对象，对不同Fr的ONRT光体、全附体的阻力性能进行了数值仿真；以ONRT螺旋桨模型为研究对象，研究了不同进速系数J的螺旋桨敞水特性；ONRT在静水和波浪条件下，分别使用OUM方法和离散桨方法开展了波浪中的自由自航的数值仿真分析研究；使用OUM方法开展了ONRT在静水和波浪中35°回转操纵运动数值仿真。 将数值仿真结果与试验数据进行了对比，光体和全附体阻力结果与试验吻合良好。螺旋桨敞水仿真结果低进速系数时小于试验结果，高进速系数的CFD结果偏大。静水自由自航数值仿真中，离散桨方法比OUM仿真的转速、垂荡、纵倾值与对应试验值更接近。对于波浪自航数值仿真，离散桨方法由于螺旋桨旋转产生的高频振动仅体现在推力曲线上，对航速、垂荡幅值、纵倾幅值的预报均与试验一致，但两种方法计算的航速均低于试验，原因是RANS方法产生了更大的粘性效应，以至于仿真中波浪中船舶阻力变大，航速偏小，离散桨推力系数受波浪条件影响，而OUM体积力螺旋桨推力系数来自势流理论。OUM方法仿真ONRT回转获得的特征参数预报结果与试验结果的误差均在10%。 |
| 作者： | 姜凯军 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张志国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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