動(dòng)力定位供應(yīng)船流載荷數(shù)值計(jì)算及研究.pdf

1、本文以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)Fluent為平臺(tái)，計(jì)算一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)動(dòng)力定位供應(yīng)船流載荷系數(shù)，并研究船型參數(shù)、呆木參數(shù)以及雷諾數(shù)對(duì)流載荷系數(shù)的影響規(guī)律，最終得到流載荷系數(shù)的估算方法。在計(jì)算動(dòng)力定位供應(yīng)船之前，先對(duì)一艘有試驗(yàn)資料的油船進(jìn)行0~180°內(nèi)的流場(chǎng)計(jì)算，借由與試驗(yàn)資料對(duì)比，對(duì)數(shù)值計(jì)算方法的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，并通過分析船體表面壓力及剪切力，總結(jié)粘壓阻力系數(shù)和摩擦阻力系數(shù)隨流向角的變化規(guī)律。然后以一艘動(dòng)力定位供應(yīng)船為母型船，通過控制排水量和船

2、長(zhǎng)不變，對(duì)裸船進(jìn)行船型變換，采用CFD方法計(jì)算一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)裸船流載荷系數(shù)。通過變換母型船的呆木面積及形心位置，計(jì)算不同呆木參數(shù)下的流載荷系數(shù)。最終在考慮呆木參數(shù)及雷諾數(shù)的影響下，采用偏最小二乘回歸（PLS）對(duì)單個(gè)角度下的流載荷系數(shù)進(jìn)行回歸，線性插值得到任意角度下的流載荷系數(shù)。數(shù)值計(jì)算方法及計(jì)算結(jié)果如下：
　?。?）數(shù)值計(jì)算方法：計(jì)算域選擇內(nèi)域圓柱形，外域方形，當(dāng)計(jì)算不同流向角下的流載荷時(shí)，只需轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)域網(wǎng)格。對(duì)于網(wǎng)格劃分提出了幾

3、點(diǎn)不同于直航時(shí)的要求：稍微降低緊鄰船體表面區(qū)域的網(wǎng)格密度；減少平行中體處的網(wǎng)格間距；增加船體外圍的網(wǎng)格密度。選擇 SST湍流模式進(jìn)行定常計(jì)算，即適合低雷諾也適合高雷諾數(shù)。（2）針對(duì)動(dòng)力定位供應(yīng)船的縱向流載荷系數(shù)，在小角度時(shí)，摩擦阻力系數(shù)占主要成分，在40°和130°時(shí)粘壓阻力系數(shù)劇增，40°~130°時(shí)，粘壓阻力系數(shù)占主要成分，且粘壓阻力系數(shù)與船首尾壓差在縱向上的投影相關(guān)。（3）針對(duì)動(dòng)力定位供應(yīng)船的橫向流載荷系數(shù)，在60°左右達(dá)到峰值，

4、該方向上的摩擦阻力系數(shù)較粘壓阻力系數(shù)為小量，可忽略不計(jì)，粘壓阻力系數(shù)由船首尾壓差在橫向上的投影決定；（4）添加的呆木，改變尾部壓力分布，增加尾部的漩渦阻力，導(dǎo)致流載荷系數(shù)增加，并回歸呆木的影響因子，且驗(yàn)證估算公式的預(yù)測(cè)性良好；（5）雷諾數(shù)主要影響摩擦阻力系數(shù)，且隨著雷諾數(shù)的增加而減少；（6）影響流載荷系數(shù)的船型參數(shù)主要是方形系數(shù)Cb和船長(zhǎng)船寬比L/B，通過偏最小二乘方法對(duì)單個(gè)流向角下的流載荷系數(shù)進(jìn)行回歸，線性插值可得到任意角度下的流載荷