基于OpenFOAM的液舱在波浪中运动特性研究

摘要

当船舱内部分别载有水和冰时,每个水质点具有不同的加速度,而所有冰质点具有相同的加速度,这将导致相同质量水舱和冰舱具有完全不同的运动特性。基于开源软件OpenFOAM模拟二维液舱和冰舱在波浪中的运动过程,通过将载水舱与含有等质量冰的载冰舱的计算结果进行比较,研究液舱内水运动对于液舱运动特性的影响。建立以N-S方程和连续性方程为控制方程的计算模型,采用有限体积法(FVM)离散控制方程,采用流体体积法(VOF)捕捉自由液面,采用动网格技术处理物体运动所导致的网格变形。研究舱内水或冰,外部波浪与液舱的相互作用,分析三者之间的耦合作用机理。研究发现,相同质量的水和冰发生状态转化以后固有频率发生了显著的变化,因此船舱固有频率和波浪频率的相对关系发生变化,进而影响载水舱和载冰舱的运动幅值。