動力定位供應(yīng)船流載荷數(shù)值計算及研究.pdf

1、本文以計算流體動力學(xué)Fluent為平臺，計算一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)動力定位供應(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。在計算動力定位供應(yīng)船之前，先對一艘有試驗資料的油船進行0~180°內(nèi)的流場計算，借由與試驗資料對比，對數(shù)值計算方法的合理性進行驗證，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。然后以一艘動力定位供應(yīng)船為母型船，通過控制排水量和船

2、長不變，對裸船進行船型變換，采用CFD方法計算一定雷諾數(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）對單個角度下的流載荷系數(shù)進行回歸，線性插值得到任意角度下的流載荷系數(shù)。數(shù)值計算方法及計算結(jié)果如下：
　?。?）數(shù)值計算方法：計算域選擇內(nèi)域圓柱形，外域方形，當計算不同流向角下的流載荷時，只需轉(zhuǎn)動內(nèi)域網(wǎng)格。對于網(wǎng)格劃分提出了幾

3、點不同于直航時的要求：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湍流模式進行定常計算，即適合低雷諾也適合高雷諾數(shù)。（2）針對動力定位供應(yīng)船的縱向流載荷系數(shù)，在小角度時，摩擦阻力系數(shù)占主要成分，在40°和130°時粘壓阻力系數(shù)劇增，40°~130°時，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）針對動力定位供應(yīng)船的橫向流載荷系數(shù)，在60°左右達到峰值，

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，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，且驗證估算公式的預(yù)測性良好；（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和船長船寬比L/B，通過偏最小二乘方法對單個流向角下的流載荷系數(shù)進行回歸，線性插值可得到任意角度下的流載荷