面向自由面柱體強(qiáng)迫橫搖模擬的離散渦方法研究.pdf

1、船舶航行于風(fēng)浪中易發(fā)生橫搖運(yùn)動(dòng)，大幅的橫搖會(huì)對(duì)航行安全造成威脅。船舶橫搖誘導(dǎo)的流場(chǎng)伴隨有強(qiáng)烈的流動(dòng)分離和漩渦泄出現(xiàn)象，流動(dòng)受橫搖振幅、振蕩頻率、附體等顯著影響，流體動(dòng)力特征復(fù)雜，這是導(dǎo)致橫搖運(yùn)動(dòng)難以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的主要原因。本文面向自由面柱體強(qiáng)迫橫搖模擬問題，將其中涉及的技術(shù)難點(diǎn)分解為三類開展研究，第一是非定常流動(dòng)渦的對(duì)流和擴(kuò)散問題，第二是自由面擾動(dòng)波的模擬問題，第三是強(qiáng)迫橫搖過程中柱體壁面的流動(dòng)分離問題。并根據(jù)這三類問題，應(yīng)用離散渦方法完成

2、以下方面的工作。
　　首先總結(jié)目前粘性流問題的基本理論和研究方法，主要分為基于網(wǎng)格的方法和無網(wǎng)格方法。介紹自由面波動(dòng)問題的研究進(jìn)展?？偨Y(jié)離散渦方法的研究現(xiàn)狀并對(duì)其應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行分析，表明離散渦方法對(duì)于大雷諾數(shù)流動(dòng)分離問題具有優(yōu)勢(shì)，能夠很好地應(yīng)用于柱體橫搖流場(chǎng)研究中。
　　然后介紹本文應(yīng)用離散渦方法求解二維粘性流場(chǎng)的基本原理。采用流函數(shù)建立流場(chǎng)速度與渦量滿足的泊松方程，并將流函數(shù)分解為有旋流和無旋流兩部分，有旋部分按照離散渦團(tuán)模

3、擬流場(chǎng)渦量的思想進(jìn)行離散積分求解，無旋部分采用柯西積分形式的復(fù)變邊界元法求解。
　　然后針對(duì)非定常流動(dòng)渦的對(duì)流和擴(kuò)散問題，模擬無界域中柱體定常繞流，通過對(duì)斯托哈爾數(shù)、阻力系數(shù)、柱面壓力分布的計(jì)算及渦的形成、脫落流場(chǎng)特征等細(xì)節(jié)的捕捉，得到本文離散渦方法所適用的雷諾數(shù)范圍;模擬無界域振蕩流中的柱體繞流，驗(yàn)證水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果，分析非定常流動(dòng)中漩渦的運(yùn)動(dòng)特征。
　　然后針對(duì)自由面擾動(dòng)波問題，通過勢(shì)流中的邊界造波算例驗(yàn)證無旋部分模擬的可