单体复合船型水动力数值计算

论文摘要

单体复合船型是以单体排水式船型为主船体,在船体艏部加装减纵摇组合附体(半潜体和首鳍)所构成的船型。该减纵摇组合附体能够使该复合船型在波浪中的纵向运动幅度大幅降低,并进行了实船的海试验证。由于复合船型艏部形状比较复杂,当船体运动时,艏部流场中粘性阻尼力占总阻尼力很大比重,导致应用势流理论对复合船型进行运动预报的结果与实验值差距较大。为此,本文试图应用计及粘性效应的数值计算方法,力求提高复合船型耐波性预报精度。本文以某千吨级单体复合船型为研究对象,利用势流理论方法和RANS方法分别对二维横剖段和三维船体的水动力系数进行了计算。最后利用三维势流理论方法和基于三维粘性修正方法计算的水动力系数对该船型在规则波中零航速状态下的纵向运动响应进行了预报。水动力系数计算结果表明：相对二维与三维的势流理论方法以及二维RANS方法,三维RANS方法能够较合理地反映出半潜体的粘性效应及纵向绕流对船体周围流场的影响。对单体复合船型在规则波中零航速状态下的纵向运动预报的结果也表明基于三维RANS方法能够体现出半潜体的粘性效应对抑制船体纵向运动所起到的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 高耐波性船型及其减纵摇技术的发展
• 1.2 船舶运动预报发展状况
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 船舶运动预报理论
• 2.1 维切片理论
• 2.2 二维水动力的势流计算
• 2.3 船体三维水动力计算
• 2.3.1 流场速度势分解
• 2.3.2 作用于船上的水动力的计算
• 2.4 RANS方法在船舶水动力计算中的应用
• 2.4.1 湍流控制方程的数值离散化模型
• 2.4.2 两方程湍流模型的种类
• 2.5 本章小结
• 第3章 复合船型的水动力系数计算
• 3.1 二维水动力系数计算
• 3.1.1 二维势流计算结果
• 3.1.2 基于粘性修正的二维水动力系数计算
• 3.2 基于粘性修正的三维水动力系数计算
• 3.2.1 计算设置
• 3.2.2 计算与分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 复合船型在规则波中的响应特征
• 4.1 船体在规则波中的运动响应
• 4.2 复合船型在规则波中的运动响应计算
• 4.3 本章小结
• 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