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船-船非定常水动力相互作用数值研究
| 论文题名： | 船-船非定常水动力相互作用数值研究 |
| 关键词： | 船舶操纵性;航行距离;水动力相互作用;非定常粘性流场;数值模拟 |
| 摘要： | 船舶操纵性作为船舶重要的水动力性能之一，因其与安全性密切相关，人们对其重视程度也越来越高。如今航运业的快速发展导致了船舶密度的上升，航行船舶之间的距离变得更近，从而导致船舶在限制水域中的临近航行变得不可避免。而当两船靠近航行时，相互之间会对其周围流场产生影响，在船体上产生附加的横向力和首摇力矩，影响船舶的正常操纵。同时，船舶的大型化发展又使得原有的港口、航道相对变窄、变浅，使岸壁和水底形成了限制水域，其岸壁和水底效应对船舶间的水动力相互作用有着明显加剧作用。以上各种因素造成的船舶操纵困难严重影响着船舶正常航行，甚至会导致海难事故。随着如今人们对于海上安全和环境保护意识的逐渐加强，对船舶间的水动力干扰的正确预报和研究已变得非常重要。 本文使用CFD商业软件FLUENT，通过求解RANS方程，对两船在浅水域中沿平行航线有相对速度航行时的非定常粘性流场进行了数值模拟，计算了船舶所受的水动力相互作用。通过加载UDF定义船舶运动，采用软件自带的动网格方法中的铺层（Layering）方法并结合滑动交界面技术解决物体运动时的网格更新。论文将数值结果与试验数据进行了对比，验证了所采用方法的有效性。随后，针对水深、船间横向间距、船舶尺度比和船舶的速度比等四个参数的变化进行了计算，分析了这四种因素对于船间水动力相互作用的影响。最后，论文就岸壁、水流和桥墩等其它因素对限制水域中两船水动力相互作用的影响情况进行了数值研究。 本文所采用的方法能够一定程度上对限制水域中的船-船之间的水动力相互作用做出预报，为船舶在限制水域中的安全航行提供指导。本文所得到的结果还可为进一步研究复杂情况下的船间水动力干扰问题提供参考。 |
| 作者： | 张晨曦 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 邹早建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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