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船舶操纵相关粘性流及水动力计算
| 论文题名： | 船舶操纵相关粘性流及水动力计算 |
| 关键词： | 船舶操纵;粘性流动;水动力;计算流体动力学;数值模拟;可视化 |
| 摘要： | 三维船舶粘性流计算方法,具有准确捕捉船体周围粘性流动细节包括船模试验难以测量的流动形态的能力,已成功地应用于船舶快速性方面的阻力预报;在船舶操纵性方面,这类方法虽处于初始发展阶段,但也已获得重大进展,具有精确预报船舶操纵水动力的潜力.该文即在这种背景下,瞄准船舶操纵水动力预报方面的国际前沿和热点课题,通过对现代船舶粘性流计算方法的研究,自主开发了一个船舶操纵粘性流求解器,并将所开发的求解器成功地应用于一系列和船舶操纵问题相关的粘性流动与水动力计算,得到了令人满意的结果.该文选取RANS方程作为控制方程,并用标准κ-ε湍流模式结合壁函数封闭方程;分析了常用的边界条件,特别是入流边界条件、壁面边界条件和轴边界条件,提出了处理这些边界条件的方法.应用所开发的求解器,以NACA0015翼型舵为算例计算了船舵在不同雷诺数下大舵角范围内的三维粘性流场及水动力.应用所开发的求解器,以6:1长椭球体为算例计算了回转体在大攻角下定常斜航运动时的三维粘性流场及水动力,对层流流动和湍流流动分别进行了计算,分析了层流与湍流分离流动和涡旋产生的特点及其对水动力的影响.应用所开发的求解器,以Wigley船型为算例计算了大角度斜航船体粘性流场和水动力,分析了漂角的变化对船体所受到的粘性水动力的影响.利用两个开放源代码的软件库FOX和VTK,设计开发了一个高效、友好的船舶CFD可视化系统(SCFDVS),实现了以多种方式绘制2D/3D几何体和计算网格、2D/3D标量场和矢量场的功能,并在本文计算的前、后处理过程中得到了成功的应用. |
| 作者： | 邱磊 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 邹早建 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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