圓舭型快艇回轉(zhuǎn)橫傾角數(shù)值模擬初步分析.pdf

1、船舶數(shù)值水池是最近幾年興起的利用數(shù)字仿真來(lái)計(jì)算模擬船舶運(yùn)動(dòng)受力的一種新手段，其中數(shù)值模擬的環(huán)境多樣性和多種求解技術(shù)是其主要的關(guān)鍵技術(shù)。
　　針對(duì)圓舭型快艇全速回轉(zhuǎn)時(shí)傾斜到一定角度時(shí)，船舶出現(xiàn)加速傾斜的趨勢(shì)，穩(wěn)定后的橫傾角遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論公式計(jì)算的結(jié)果，約為理論計(jì)算值的3~5倍。利用不同的數(shù)值模型和混合網(wǎng)格有限體積法結(jié)合對(duì)Navier-Stokes方程進(jìn)行數(shù)值求解，建立了基于混合網(wǎng)格的非定常數(shù)值離散計(jì)算模型及計(jì)算方法，編寫(xiě)了數(shù)值控制邊界

2、條件，計(jì)算并分析回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)特性，探討了不同的參數(shù)變量下回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的受力及流體特性和壓力中心點(diǎn)的位置變化。
　　本文利用大型的數(shù)值計(jì)算軟件Flue nt對(duì)某圓舭快艇進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，探討了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的受力和力矩以及流場(chǎng)信息。
　　本文分別采用了兩種方法對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的數(shù)值模擬進(jìn)行了探討。一種是基于MRF方法，通過(guò)轉(zhuǎn)換求解坐標(biāo)，將流體的離心加速度和科氏加速度變成源項(xiàng)添加到求解方程中求解。該型圓舭快艇航速為11.5k n，全速為

3、13.5k n。我們選取了3、3.5、4、4.5和5倍船長(zhǎng)回轉(zhuǎn)半徑，和9、12、13、16和19kn及傾角為5、8、11、14、18度時(shí)的125個(gè)模型，通過(guò)數(shù)值模擬分析在不同回轉(zhuǎn)半徑、航速和橫傾角下的船舶受力和橫傾力矩的變化關(guān)系，比較幾種不同湍流模型的差異性和優(yōu)越性。同時(shí)通過(guò)查找規(guī)范，基于數(shù)值模擬結(jié)果線(xiàn)性插值和通過(guò)輔助作圖的方法，通過(guò)受力分析計(jì)算得到橫傾角與規(guī)范橫傾角的大小，分析壓力中心位置隨傾角的變化趨勢(shì)。
　　第二種是利用動(dòng)網(wǎng)

4、格重構(gòu)技術(shù)在固定坐標(biāo)下求解，通過(guò)二維模型模擬逐步實(shí)現(xiàn)在三維動(dòng)網(wǎng)格模型和VOF模型實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)中波浪的對(duì)船舶橫傾影響，可以彌補(bǔ)MRF方法不能存在自由液面的缺點(diǎn)。在三維動(dòng)網(wǎng)格模型中，采用表面光滑的局部區(qū)域隨船舶一起運(yùn)動(dòng)的方法，將在不規(guī)則的船體表面的網(wǎng)格重構(gòu)調(diào)整到局部域光滑曲面，緩和了動(dòng)網(wǎng)格模型中節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的網(wǎng)格質(zhì)量變差和VOF模型對(duì)網(wǎng)格高質(zhì)量要求之間的矛盾，同時(shí)對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中六自由度的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討，指出了實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)的難點(diǎn)及切入點(diǎn)。同時(shí)研