基于CFD的規(guī)則波中船舶波浪力模型研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代船舶大型化、快速化以及船型多樣化的發(fā)展，船舶操縱性往往很難得到準確預測，加之船舶通航密度的增大以及風、流、波浪等環(huán)境干擾因素的影響，船舶事故頻繁發(fā)生。以船舶運動數(shù)學模型為核心的船舶操縱性仿真技術，成為船舶操縱性預報的一個重要手段。其中波浪力模型的計算精度將直接影響船舶在波浪中操縱性預報的準確性。
　　近年來，計算機的計算能力得到極大提升，船舶CFD的計算能力也隨之增強，算法不斷更新，精度也逐漸提高。采用CFD技術模擬船舶波

2、浪水池試驗，較傳統(tǒng)的波浪水池試驗有成本低、周期短以及免于尺度效應影響等優(yōu)勢，對船舶的操縱性預報具有極大的意義和價值。
　　本文以大連海事大學教學實習船“育鯤”輪為研究對象。首先根據(jù)“育鯤”輪船體型線圖利用CAD軟件進行船體實尺寸三維建模。然后針對模型建立數(shù)值波浪水池幾何模型，并對計算域進行六面體網(wǎng)格劃分。根據(jù)數(shù)值模擬試驗條件，選擇數(shù)學模型，定義邊界條件，利用FLUENT商業(yè)軟件進行迭代計算。本文采用VOF多相流模型、RNGk-ε湍

3、流模型和高階Stokes波浪模型，船體表面為無滑移條件，采用標準壁面函數(shù)求解近壁面流動，通過SIMPLE算法得到壓力速度耦合方程組，利用二階迎風格式對對流項控制方程進行離散。對“育鯤”輪進行阻力數(shù)值模擬試驗。將數(shù)值模擬結果進行回歸得到“育鯤”輪阻力系數(shù)曲線。將該曲線加入MMG船舶運動數(shù)學模型，利用MATLAB軟件進行旋回操縱仿真。結果與實船試驗數(shù)據(jù)比對，證明了采用CFD數(shù)值模擬的方法研究船舶水動力系數(shù)是可行的且結果準確性較高。接著對船舶