小攻角斜側(cè)體三體船水動力性能數(shù)值模擬.pdf

1、三體船作為一種新型高性能船舶日益受到人們的關注，許多國家進行了大量的試驗和理論研究，并已有若干實船投入使用。側(cè)體的存在使船體周圍流場變得十分復雜，同時也使三體船水動力發(fā)生很大變化，如何優(yōu)化側(cè)體布局、改善三體船體水動力性能一直是研究的熱點。本文基于商用CFD軟件FLUENT對三體船粘性流場進行數(shù)值模擬，分析了當側(cè)體傾斜并帶有攻角時，流場中流動特性的改變及三體船阻力和浮態(tài)的變化。
　　 模擬水面船舶流動問題的一個關鍵部分是對自由液面

2、的處理，本文首先對現(xiàn)代復雜船型DTMB5415粘性流場進行了數(shù)值模擬，并與國際上公開的試驗結(jié)果進行了比較，結(jié)果表明VOF方法能夠比較精確地模擬自由面，同時數(shù)值模擬能夠給出與試驗相吻合的阻力和伴流，具有一定的準確性。湍流模式是船舶CFD中的一個重要因素，本文針對五種常用的兩方程湍流模式，以油船模型KVLCC2M為計算模型，分析了不同湍流模式對船體阻力計算和流動細節(jié)捕捉的影響。研究結(jié)果表明，RNG K-ε模式和SST K-ω模式能夠比較精確

3、地預報船體阻力，并能成功地捕捉到船尾伴流的“鉤”型等值線,標準K-ω模式給出了與試驗結(jié)果最為接近的伴流分布。
　　 本文對一艘三體船型FAl在不同速度下的粘性流場進行了模擬，從自由面波形上看，數(shù)值模擬能夠清晰地反映出三體船主體和側(cè)體之間強烈的興波干擾現(xiàn)象，可以為優(yōu)化側(cè)體布局提供參考，對于阻力計算，數(shù)值結(jié)果大體上能夠與試驗數(shù)據(jù)相一致，在低速段吻合得比較好，高速時偏差略大，整體上看，基于CFD對三體船流場進行數(shù)值模擬具有一定的可靠性

4、。
　　 本文針對E2三體船，模擬了當側(cè)體具有不同傾角和攻角時的粘性流場。為了分析側(cè)體位置對浮態(tài)的影響，本文使用了動網(wǎng)格技術，在網(wǎng)格處理上采用了動靜網(wǎng)格分區(qū)方法，避免了因復雜外形物體運動而導致結(jié)構(gòu)網(wǎng)格畸變的現(xiàn)象，保證了計算精度和穩(wěn)定性。計算過程中分別對約束船模和自由船模兩種狀態(tài)進行了模擬，通過對結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，對于高速三體船，阻力計算時考慮浮態(tài)是必要的，適當?shù)膬A斜側(cè)體并給以合適的攻角可以改善三體船航行時的浮態(tài)，在某些情況下還可