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基于CFD技术的某集装箱船顶浪规则波中波浪增阻模拟研究
| 论文题名： | 基于CFD技术的某集装箱船顶浪规则波中波浪增阻模拟研究 |
| 关键词： | 集装箱船;波浪增阻;顶浪入射波;波浪水池;计算流体力学 |
| 摘要： | 运用CFD技术研究船舶耐波性问题，相对于势流方法更加耗时，但可以直观地观察船舶在水中的瞬时位置、局部流场的流体瞬时压力分布以及船舶任意部分在任意方向的受力时间历程等。当对船型作微小优化或安装附体时，基于粘流理论的CFD模拟可帮助研究人员更方便、直观地捕捉流场细节。 本文借助CFD软件STAR-CCM+，对一艘14000TEU集装箱模进行模拟，并通过与势流方法以及试验值进行对比，以验证CFD分析方法的准确性。本文给出了波浪水池的构建方法、计算船舶绕射力、静水阻力、波浪增阻过程中的湍流模型选择及网格划分方法，并给出了模拟结果与势流方法计算结果及试验值的对比与分析。本文主要内容如下: 依据船模的波浪水池试验的工况，借助CFD软件STAR-CCM+，文中依据船模大小及波浪参数，建立了数值波浪水池，并设置了不同的波长和波高。给出模拟适合船模波浪水池试验的CFD数值水池的构建方法，包括水池尺度的确定、网格划分、湍流模型的选择以及造波、消波方法。 为验证波浪水池对船舶粘流水动力分析的适用性，首先模拟了约束船模的绕射水动力问题。在数值波浪水池的基础上，加入约束船模，分别监测了无航速、有航速情况下，不同波长、波高下的垂荡、纵摇方向的力和力矩，并给出了不同网格数量时的绕射力曲线;同时根据二维势流切片法和三维泰勒展开边界元法（TEBEM）程序，计算出了这两个方向的力和力矩，验证了CFD方法的可靠性。 然后进行了顶浪入射波中船舶波浪增阻的模拟分析。主要讨论了船模在不同航速、波长、波高的来波中的波浪增阻问题，并给出了船舶垂向运动RAO比较。文中详细阐述了研究过程中网格划分方式、网格数量等因素对计算结果的影响。此外，拖曳水池试验的结果亦在文中给出，验证了本文阐述的CFD模拟方法的可靠性。 |
| 作者： | 常城 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 马山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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