基于兩步法的VLCC砰擊壓力載荷預(yù)報研究.pdf

1、船舶在惡劣海況下航行過程中不可避免地會受到波浪對船體的沖擊作用，再加上船體本身的垂蕩和縱搖運動，船艏和其他部位會因頻繁的出入水發(fā)生砰擊作用，船艏受到的砰擊力會對船舶的安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，不僅會造成船體結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)的形變，甚至?xí)鹉承╆P(guān)鍵結(jié)構(gòu)的破壞從而導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此對船舶砰擊載荷進行合理的預(yù)報對于船舶的設(shè)計工作具有非常重要的意義。
　　本文經(jīng)過廣泛的參考調(diào)研，針對目前國內(nèi)外砰擊研究的現(xiàn)狀，提出了采用兩步法對船舶局部位置的砰擊

2、壓力載荷進行預(yù)報。第一步通過采用基于勢流理論的水動力學(xué)軟件對船舶在波浪中的運動響應(yīng)進行了數(shù)值計算，對船波相對運動情況進行預(yù)報，經(jīng)過縮尺比換算得到模型的船波相對運動情況。第二步，根據(jù)剖面形狀建立模型尺寸的等截面的三維立體模型，根據(jù)第一步得到的運動情況，通過CFD方法模擬剖面入水，得到計算點的砰擊壓力，再經(jīng)過縮尺比換算為實船上的砰擊壓力載荷。
　　在計算之前，為了驗證CFD方法計算砰擊壓力載荷的準(zhǔn)確性，本文針對兩個模型試驗開展了模擬仿

3、真計算。經(jīng)過研究對比，采用了PISO求解算法，多相流模型VOF，標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型湍流求解方法以及動網(wǎng)格技術(shù)，使用Fluent軟件對模型試驗進行了模擬計算，探討了網(wǎng)格大小以及時間步長對砰擊壓力、加速度、速度等結(jié)果的影響，并將模擬計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果進行了對比，驗證了采用CFD方法計算砰擊壓力載荷的可行性。
　　本論文針對某VLCC船給出了使用兩步法的計算實例，首先是采用基于三維勢流理論的水動力學(xué)軟件WASIM對船體在規(guī)則波中和不規(guī)則

4、波中航行時的運動進行預(yù)報，得到了計算點發(fā)生砰擊時的最大船波相對速度，并擬合出該時刻的船波相對速度公式。然后采用上述的CFD計算方法，根據(jù)以上得到的船波相對運動速度，針對剖面模型入水砰擊進行了模擬，得到了剖面上計算點的砰擊壓力曲線。
　　同時，某研究所針對該船進行了模型試驗，測得了船體模型在波浪中航行過程中測點的砰擊壓力情況，而且本文介紹了《散貨船油船協(xié)調(diào)版共同結(jié)構(gòu)規(guī)范》計算砰擊載荷的方法，并且根據(jù)規(guī)范要求對計算點的砰擊載荷也進行了