粘性对船舶横剖面垂向运动水动力的影响研究

摘要

随着海上交通运输业的发展，人们对新船型设计有了更高的要求，通过船型的优化，可以达到一个较高的航速，但是随着航速的升高，较为准确地预报其高速运动时的水动力性能成为一个难题。对于解决中频、微幅波浪的问题，波浪主要体现的是线性特征，经典的一阶势流理论所得结果已经十分准确。对于高频情况，通过对二阶波浪力的分析证明了其非线性效果是很明显的，而粘性影响引起水动力的非线性效应的研究却不很深入。 本文应用计算流体力学软件FLUENT进行数值模拟计算，首先通过细长体风洞试验，确定了k-ε二方程湍流模型中一些参数的选取，并对其流场情况进行了分析对比。之后对二维剖面进行数值模拟计算，通过比较计算，验证了k-ε二方程模型在用于模拟计算船体横剖面在自由表面附近非定常运动问题上的可行性。针对矩形剖面、圆底剖面、深V剖面、半潜首剖面等多种形式船型，对比分析了它们在不同运动情况下剖面的水动力性能，将数值模拟计算结果与相应运动方式下的势流预报结果进行比较，从而反映出剖面所受到流体作用力中粘性的影响。对于常规船体剖面微幅振荡，势流预报结果同粘性计算结果非常接近，随着振幅增大，两种预报模型之间差别也较大。对于半潜首剖面，即使微幅振荡，两种预报模型间差别也不小，显示了粘性流动的复杂性，需要在未来高性能船运动预报中引起重视。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

第2章计算流体力学基本理论

第3章细长体风洞试验模拟

第4章二维剖面垂荡运动模拟计算

第5章半潜首剖面水动力性能分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢