吃水差對(duì)WIGLEY船體下沉量影響的數(shù)值分析.pdf

1、船舶由靜止開始向前航行排開周圍水體引起船體表面壓力分布不均，致使船體在垂直方向上運(yùn)動(dòng)同時(shí)伴隨縱傾角的變化。這種船舶由于航行產(chǎn)生的垂直位置的下沉和縱傾角變化的現(xiàn)象稱為船舶下沉。船體下沉量的計(jì)算精度對(duì)估計(jì)安全航行所需富余水深有著極其重要的影響。
　　通過閱讀總結(jié)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)目前研究船體下沉量的常用方法有三種，分別為理論分析法、試驗(yàn)法及數(shù)值模擬法。理論分析法基于勢(shì)流理論，結(jié)果真實(shí)可靠但其假設(shè)條件過于理想化并且計(jì)算過程比較繁瑣，在實(shí)際應(yīng)用中受

2、到限制。試驗(yàn)法立足船模試驗(yàn)和實(shí)船數(shù)據(jù)回歸出經(jīng)驗(yàn)公式，但回歸得到經(jīng)驗(yàn)公式有嚴(yán)格的適用范圍。數(shù)值模擬法基于計(jì)算流體力學(xué)通過求解流場控制方程以模擬流場信息。該方法可以很好的模擬各種船體外部流場，且耗資少且取得結(jié)果快。各位研究人員數(shù)十年研究表明，影響船體下沉量主要因素有船速、方形系數(shù)和航道深度。但目前研究結(jié)果基本上都是基于船體正浮的假設(shè)，忽略了船體吃水差對(duì)船體下沉量的影響。而實(shí)際生產(chǎn)中船體存在吃水差是很常見的，并且已有研究表明吃水差對(duì)船體阻力存

3、在影響。為此，本文基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)利用FLUNET流體計(jì)算軟件使用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行研究吃水差對(duì)船體下沉量的影響。
　　首先，將計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)知識(shí)應(yīng)用到船體下沉量求解上，介紹了結(jié)合船舶運(yùn)動(dòng)模型的數(shù)值求解下沉量方法;并針對(duì)數(shù)值方法中存在的離散誤差進(jìn)行了分析，得到能準(zhǔn)確求解下沉量的網(wǎng)格劃分尺寸、離散格式和時(shí)間步長最佳設(shè)置。接著，使用提出的數(shù)值求解下沉量的方法建立Wigley船體下沉量計(jì)算模型，求解存在吃水差的船體在不同水深吃水比下的

4、船體下沉量和存在吃水差的船體在不同速度下的船體下沉量。
　　通過對(duì)計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在深水域存在吃水差的船體下沉量與平吃水船體下沉量基本相等;而當(dāng)船體處于淺水域時(shí)，吃水差對(duì)船體下沉量的影響不可忽略，且速度越大其對(duì)下沉量的影響越大，該結(jié)論通過分析船體附近流場信息得到證實(shí)。最后將存在吃水差的計(jì)算結(jié)果與平吃水比較回歸得到吃水差在不同航行環(huán)境下對(duì)船體下沉量的影響公式。吃水差對(duì)船體下沉量影響分為對(duì)船中下沉量的影響和對(duì)縱傾角變化的影