三體船構(gòu)型變化對流場和阻力的影響研究.pdf

1、21世紀(jì)己被認為是海洋的世紀(jì),海洋考察、開發(fā)利用、海運、海防等都需要高速與高性能艦船。三體船作為一種新型船舶,因其優(yōu)異的性能日益受到人們的關(guān)注,許多國家進行了大量的試驗和理論研究,并已有若干實船投入使用。三體船側(cè)體的存在使船體周圍流場變得十分復(fù)雜,同時也使三體船水動力發(fā)生很大變化,如何準(zhǔn)確模擬三體船周圍流場分布、優(yōu)化側(cè)體布局、改善三體船體水動力性能成為了學(xué)者研究的熱點。
　　 本文首先探討了FLUENT軟件在計算三體船阻力中的可

2、行性,通過與試驗值的比較發(fā)現(xiàn)其在低速段的模擬比較精確,但是高速時會產(chǎn)生一定的偏差。總體精度可以保證其被用來作為三體船布局優(yōu)化的一種工具,然后,對五種常用的湍流模式進行了比較,分析得出針對該船型和該網(wǎng)格劃分格式下,在預(yù)報阻力方面κ-ω類湍流模型要優(yōu)于κ-ε類湍流模型,且這些湍流模型在自由面的模擬中都能較為準(zhǔn)確的捕捉到三體船之間明顯的興波干擾。
　　 為了探討三體船構(gòu)型對阻力性能的影響,考慮到CFD方法在計算中耗時較長,為此,本文推

3、導(dǎo)了線性Michell積分的三體船興波阻力公式并編制了程序,通過計算值與試驗值的比較發(fā)現(xiàn)其在計算精度方面有所欠缺,但是總體上能夠反映處側(cè)體布局與阻力之間的關(guān)系趨勢,可以用于初步優(yōu)化三體船側(cè)體布局。據(jù)此,本文采用枚舉法編制了三體船側(cè)體布局的優(yōu)化程序。
　　 最后,本文選取了九種不同的側(cè)體布局,進行了變側(cè)體布局情況下的流場數(shù)值模擬。通過側(cè)體布局變化對自由液面和船體表面動壓力影響的研究,發(fā)現(xiàn)側(cè)體布局變化時,對三體船艏部興波的影響較小,

4、但是會明顯的影響三體船舯部和艉部的興波,合理的配置三體船的側(cè)體布局會對三體船的興波產(chǎn)生有利影響。通過阻力、自由面波形、船體表面動壓力的比較分析,發(fā)現(xiàn)側(cè)體的不同布局方案會對三體船阻力產(chǎn)生較為明顯的影響。三體船側(cè)體縱橫向偏距的適當(dāng)配合可使其阻力性能較好。不同航速時,對應(yīng)的側(cè)體優(yōu)化位置不同:低速時,側(cè)體位置向前布置對阻力較為有利;高速時,側(cè)體向后布置對改善阻力性能有益。最后,通過對流場湍流強度和阻力,升力之間的關(guān)系分析,發(fā)現(xiàn)其大致上阻力與湍流