高速短肥型船非线性绕流场数值分析

摘要

民用三大主力船型中,油船和散货船都是短肥型船,其航速一般较低,绕流场具有非线性。在追求效率和高性能的今天,对短肥型船在高航速下强非线性绕流场的研究,能为短肥型船提高航速提供指导,具有重要的学术意义和工程实用价值。
　　本文总结了短肥型船的特征,系统地整理了船舶 CFD在强非线性领域的研究方法和现状,主要从高速船的性能分析和肥大型船CFD方法的探讨两方面进行了总结,建立了适合于短肥型船绕流场模拟的数值方法。
　　在数值船池中有效地模拟计算与验证DTMB5415船绕流场的基础上,分别就方形系数分别为0.60、0.70和0.80的系列60船型进行了模拟计算,分析了方形系数对船体阻力和兴波的影响;对方形系数为0.80的S60船在中高速下的流场特征进行了细致研究分析。研究表明,短肥型船绕流场出现肩首涡、肩首波系和破波等强非线性现象;随速度增大,船型越肥大,阻力性能恶化越快;姿态对总阻力影响大,考虑航行姿态时,船体压阻力增大。
　　本文基于CFD对高速短肥型船非线性绕流场进行了探讨分析,为进一步研究短肥型船绕流及其非线性响应机理奠定了重要的基础。

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第一章绪 论

1.1 课题研究背景

1.2船舶CFD技术发展历史

1.3水面船舶CFD方法综述

1.4 本文的主要工作

第二章 船舶阻力分类与计算

2.1 船舶阻力分类[15]

2.2 船模阻力计算

2.3 破波阻力的尾流测量法[15]

2.4 本章小结

第三章 数值船池及其应用

3.1数值船池

3.2 控制方程

3.3 湍流模型

3.4 自由面数值模拟

3.5 流场计算的SIMPLE算法

3.6 数值船池在DTMB5415绕流场模拟中的应用

3.7 本章小结

第四章 方形系数对船体阻力与兴波的影响

4.1 S60船建模及其网格划分

4.2 方形系数对船体阻力的影响

4.3 方形系数对船体兴波的影响

4.4 本章小结

第五章 短肥型船非线性绕流场分析

5.1 计及航行姿态变化短肥型船阻力和姿态预报

5.2 高速短肥型船绕流场非线性特征

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文