FPSO與駁船的水動(dòng)力干擾及運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性分析.pdf

1、計(jì)算流體力學(xué)(CFD)在船舶與海洋工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到重視,并開始進(jìn)入實(shí)用化階段。然而,由于水面無人艇運(yùn)動(dòng)的高速性和復(fù)雜性,以及艇身附近粘性流場的計(jì)算困難,在預(yù)報(bào)水面高速無人艇的水動(dòng)力特性方面,CFD技術(shù)目前尚未達(dá)到實(shí)用化程度。因此利用現(xiàn)代數(shù)值技術(shù)對滑行艇在風(fēng)浪影響下粘性流場水動(dòng)力特性計(jì)算具有重要的工程意義和價(jià)值。
　　本文首先對滑行艇水動(dòng)力特性研究領(lǐng)域中的CFD發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀,進(jìn)行了回顧和分析,然后利用流體力學(xué)的基本理論和方

2、法建立了描述滑行艇流體動(dòng)力特性的數(shù)學(xué)模型,并完成了系列數(shù)值計(jì)算。具體工作和主要結(jié)論如下:
　　1)通過求解RANS方程,對二維滑行平板無界粘性流場進(jìn)行了驗(yàn)證性數(shù)值模擬,探討了平板在不同工況下的動(dòng)升力系數(shù)、阻力系數(shù)、載荷系數(shù)以及動(dòng)壓力中心位置隨速度的變化規(guī)律。將升力系數(shù)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與SIT法以及查結(jié)法進(jìn)行比較,并利用經(jīng)驗(yàn)公式與阻力系數(shù)進(jìn)行比較分析,得出阻力系數(shù)和升力系數(shù)都隨著攻角的增大而增大,在Fr<3時(shí),阻力系數(shù)和升力系數(shù)變化明

3、顯,當(dāng)平板進(jìn)入滑行階段時(shí),這種變化減弱。
　　2)開展了二維滑行艇流體動(dòng)力特性的數(shù)值計(jì)算研究,實(shí)現(xiàn)了二維滑行艇在攻角為5°、10°、15°工況下的空氣動(dòng)力載荷對流體動(dòng)力系數(shù)影響的研究。對比了0°、5°和10°攻角下滑行艇在傅汝德數(shù)為0.5、2、3、4、5工況下空氣載荷數(shù)值模擬結(jié)果,得出空氣載荷的影響隨著傅汝德數(shù)的增大而增大,對10°攻角滑行艇的力矩影響突出。
　　3)利用推板式造波方法數(shù)值模擬了規(guī)則波產(chǎn)生過程,二維模型的數(shù)值

4、模擬基本可以描述出包括射流、破碎、翻卷等復(fù)雜的流體非線性現(xiàn)象對滑行艇運(yùn)動(dòng)的影響,給出了波浪參數(shù)及其對滑行艇運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響,對滑行艇在波浪中運(yùn)動(dòng)的非線性問題進(jìn)行了嘗試性描述。
　　4)將二維滑行艇橫剖面簡化為楔形體結(jié)構(gòu),對其入水砰擊問題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算研究。通過對自由液面變化以及相關(guān)參數(shù)的分析,得出砰擊壓力峰值的位置位于噴射區(qū)的根部附近,一般出現(xiàn)在楔形體傾斜邊的2/3處左右,楔形體入水時(shí)的砰擊壓力系數(shù)隨斜升角的增大而減小,隨砰擊速度的