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数值流场环境下船舶Z形试验模拟研究
| 论文题名： | 数值流场环境下船舶Z形试验模拟研究 |
| 关键词： | 船舶工程;Z形操纵试验;粘性流场;数值模拟 |
| 摘要： | 船舶操纵性是船舶重要水动力性能之一，与船舶航行的安全性和经济性密切相关。随着航运业和造船业的迅猛发展，现代化船舶向着大型化，高速化和专业化等方向发展，船舶航行的密度在不断增大，船舶操纵的难度也在不断加大。近年来，由于船舶操纵性原因而导致的碰撞、触底等海难事故时有发生，不仅造成了巨大的经济损失和人员伤亡，而且还严重的污染了海洋环境。为减少和避免因船舶操纵性而发生的海难事故和导致的严重后果，国际海事组织(InternationalMaritime Organization，IMO)在1993年和2002年分别颁布了临时和正式的船舶操纵性标准，对船舶设计阶段的操纵性预报提供了定量的标准要求。至此以后，国际上掀起了对船舶操纵性研究的热潮。 近年来，随着计算机科学技术的快速发展和数值模拟方法的不断完善，计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)方法被越来越多地应用于船舶水动力方面的研究。本文基于CFD理论，采用雷诺平均NS(Reynolds averagedNavier-Stokes，RANS)方程作为控制方程，应用SST k-ω湍流模型结合壁面函数使控制方程封闭;自由面模拟采用单相LevelSet方法;螺旋桨模型采用体积力模型;采用重叠网格技术实现结构化网格的划分和船舶6自由度运动;运用有限体积法(Finite Volume Method，FVM)对RANS方程进行离散，并采用PISO(Pressure implicitsplit-operator，压力隐式算子分割)算法进行耦合求解;对船舶Z形10°/10°操纵试验粘性流场进行数值模拟。 本文以大连海事大学教学实习船“育鲲”轮为研究对象，数值模拟Z形10°/10°操纵试验，通过将数值计算结果与实船试验数据相比较，航向、舵角和速度误差均在10％以内，并对自由面波形及船体和舵表面的压力做出了分析。本文所采用的数值方法成功地实现船舶Z形操纵试验的数值模拟，可为进一步研究更为复杂的操纵性问题提供参考和帮助。 |
| 作者： | 孔庆文 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 洪碧光;王健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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