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基于OpenFOAM的船舶水动力学应用关键技术分析
| 论文题名： | 基于OpenFOAM的船舶水动力学应用关键技术分析 |
| 关键词： | OpenFOAM软件;船舶水动力学;自定义开发;数值模拟 |
| 摘要： | 近年来,计算流体力学商用软件数值模拟的缺点愈发显著,表现在装机价格高昂、不完整的修改参数功能、新模型研发缓慢和计算效率较低等多方面,而开源计算流体力学数值模拟软件OpenFOAM的出现为CFD的基础研究提供了新的选择。作为新的CFD通用平台,OpenFOAM由C++编写和开发,突出优点包括开源、前后处理接口多样性、稳固的底层类库、大规模并行计算能力突出等,研究者更可自由地定制个性化求解器以针对求解某类问题,增强工作的深度和针对性。因此,越来越多船舶水动力学领域的研究者开始采用OpenFOAM工作和进行开发。 因此本文以预报相关模型升阻力并模拟流场流动为基础,对OpenFOAM在船舶水动力学领域的应用进行了探索和研究,具体工作如下: (1)基于OpenFOAM对二维NACA0012模型升阻力进行了预报,并与相关试验数据比较,验证了OpenFOAM准确性。 (2)基于OpenFOAM、Fluent对三维SUBOFF潜艇光体及全附体模型分别在不同航速下进行了阻力预报,并与DARPA试验数据比较分析,评价了计算精度和算法。 (3)总结了OpenFOAM快速入门和初始条件设置、计算收敛控制特别是并行计算等使用效能,并详细评价了后处理软件ParaView。 (4)简析GUI扩展程序HELYXos的功能与优缺点,总结阐释OpenFOAM求解器二次开发的方法流程,示范编译了简单的“HelloHuster”程序。 最后,通过总结本文所做工作认为OpenFOAM的发展日趋成熟,在船舶水动力领域的应用范围和求解精度正在趋近商业软件Fluent,在某些使用效能上有着独特且后者无法企及的优势。虽然标准求解器可能还需完善,但开源软件OpenFOAM是船舶水动力研究者自编程开发定制使用成本更低、计算速度更快、求解精度更高、对于某类问题特定优化的求解器进行数值模拟最佳选择之一。 |
| 作者： | 叶东辉 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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