船舶水動力系數(shù)計算及在規(guī)則波中的運(yùn)動預(yù)報.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，船舶作為各國貿(mào)易往來的重要交通運(yùn)輸工具，正朝著大型化、高速化和多樣化發(fā)展。而航道中船舶數(shù)量的增加使航道變得越來越擁擠，導(dǎo)致事故不斷發(fā)生。另一方面，在航行時由于受到風(fēng)、浪、流的影響，船舶不可避免的發(fā)生搖蕩，如果在此時，出現(xiàn)了一些致命的操作失誤那將造成嚴(yán)重的后果。因而船舶操縱性和耐波性與船舶航行安全密切相關(guān)，必須對其進(jìn)行預(yù)報。
　　 在船舶設(shè)計階段采用CFD技術(shù)對船舶的水動力性能和在波浪中的運(yùn)動機(jī)理進(jìn)行預(yù)報，這對船

2、舶的生產(chǎn)建造具有極大的實(shí)際意義和應(yīng)用價值。隨著計算機(jī)的快速發(fā)展和大量應(yīng)用，船舶CFD的計算能力也隨之增強(qiáng)，計算方法也不斷的推陳出新，計算精度也在不斷的提高。這使得船舶CFD技術(shù)對船舶優(yōu)化設(shè)計的作用也越加的重要，越來越有取代一部分船模試驗(yàn)的趨勢。
　　 本文以ITTC推薦的S－175集裝箱船的船模為研究對象，首先CFD方法對該船模進(jìn)行阻力預(yù)報，采用SIMPLEC算法求解壓力速度耦合方程組，二階迎風(fēng)格式離散對流項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)求解近

3、壁面區(qū)域流動，分別采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε，RNG k-ε以及SSTk-ω模型計算不同來流速度下S-175試驗(yàn)船模直航阻力系數(shù)。然后采用CFD方法模擬船模純橫蕩運(yùn)動、純搖艏運(yùn)動，獲得了相關(guān)水動力系數(shù)。其中考慮到計算的復(fù)雜性，忽略自由表面興波、附體和船模浮態(tài)的改變。最后基于三維線性勢流理論，運(yùn)用流體動力學(xué)軟件HYDROSTAR，討論了低速航行船舶擾動流場速度勢的定解條件，并描述了采用擴(kuò)展的邊界積分方法消除不規(guī)則頻率現(xiàn)象，根據(jù)剛體受力原理建立船舶運(yùn)動