船舶精細流場數(shù)值模擬及基于PIV的試驗研究.pdf

1、隨著EEDI（Energy Efficiency Design Index）時代的到來，船舶設(shè)計已經(jīng)不能僅滿足圍繞著設(shè)計工況下進行設(shè)計，人們試圖尋找一個綜合工況（即考慮船舶運輸過程中船舶姿態(tài)、裝載狀況、風浪情況等綜合性最好的工況），或一種綜合的設(shè)計（即設(shè)計狀態(tài)船舶可以以較好的狀態(tài)航行、螺旋槳工作流場環(huán)境也較良好等）。同時，真實的船舶航行是自由度完全放開狀態(tài)的，自由度固定與否對船舶的航行姿態(tài)有很大影響，以往的研究往往采用船舶固定進行問題簡

2、化模擬，基于以往研究本文基于船舶真實航行狀態(tài)出發(fā)進行問題的模擬與分析。另外，隨著船舶工況的改變，船舶的水動力性能隨之發(fā)生明顯的變化，研究重點已經(jīng)不僅僅是對船舶阻力值或伴流分數(shù)進行研究，而是轉(zhuǎn)向由這種顯著改變引起流場變化，從流體細節(jié)上分析宏觀阻力和船尾伴流場的變化。
　　文章采用CFD方法和水下PIV測量技術(shù)，對不同工況下（設(shè)計、壓載、超載工況、波浪狀態(tài)（僅進行試驗研究）以及自由度放開狀態(tài)）標準船型3600TEU集裝箱船KCS（KR

3、ISO）裸船體繞流場、尾部伴流場進行數(shù)值預報，并開展PIV試驗研究（試驗研究包括阻力、運動響應、以及尾流場測量等）。通過對比分析不同工況下船舶的阻力變化，船身附近繞流場不同，船尾伴流場PIV測量值來分析不同工況下船舶的水動力性能，據(jù)此研究船舶工況變化對船舶性能的影響大小。
　　文章著重進行了不同工況下繞流場的細微差距研究，包括阻力值、升沉、縱搖運動響應，自由表面興波，船身VOF分布，船身流線、船艉伴流場、船身湍流渦結(jié)構(gòu)等。文章首先