基于HOS方法的KCS运动响应与波浪增阻数值研究

摘要

本研究将高阶谱(HOS)方法与自主开发的CFD求解器naoeFOAM-os-SJTU相结合,研究规则波中KCS的阻力增值和运动响应的特性.采用HOS方法生成Stokes一阶深水规则波作为无黏的外域波浪场,基于naoeFOAM-os-SJTU求解器采用重叠网格技术数值求解黏性的内域波浪场中KCS的运动,两区域交界处通过松弛区(relaxation zone)进行信息传递.通过对比HOS方法模拟的波浪场参数与CFD数值造波以及试验结果,验证了HOS方法的准确性并分析了其造波的高效率优势.然后研究了Fr=0.261的KCS船在λ/L=1.15的迎浪规则波中的阻力与运动,并采用快速傅里叶变换(FFT)对共振工况下的阻力与运动响应进行了频谱分析,验证了黏势流耦合方法对规则波中船舶运动研究的适用性.本文将远场的势流求解方法与黏性数值方法相结合,在保证计算准确性的同时提高了数值计算效率,可为船舶在波浪中的波浪增阻与运动响应研究提供重要参考.