基于兩步法的VLCC砰擊壓力載荷預(yù)報(bào)研究.pdf

1、船舶在惡劣海況下航行過程中不可避免地會(huì)受到波浪對(duì)船體的沖擊作用，再加上船體本身的垂蕩和縱搖運(yùn)動(dòng)，船艏和其他部位會(huì)因頻繁的出入水發(fā)生砰擊作用，船艏受到的砰擊力會(huì)對(duì)船舶的安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，不僅會(huì)造成船體結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)的形變，甚至?xí)鹉承╆P(guān)鍵結(jié)構(gòu)的破壞從而導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此對(duì)船舶砰擊載荷進(jìn)行合理的預(yù)報(bào)對(duì)于船舶的設(shè)計(jì)工作具有非常重要的意義。
　　本文經(jīng)過廣泛的參考調(diào)研，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外砰擊研究的現(xiàn)狀，提出了采用兩步法對(duì)船舶局部位置的砰擊

2、壓力載荷進(jìn)行預(yù)報(bào)。第一步通過采用基于勢(shì)流理論的水動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，對(duì)船波相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行預(yù)報(bào)，經(jīng)過縮尺比換算得到模型的船波相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況。第二步，根據(jù)剖面形狀建立模型尺寸的等截面的三維立體模型，根據(jù)第一步得到的運(yùn)動(dòng)情況，通過CFD方法模擬剖面入水，得到計(jì)算點(diǎn)的砰擊壓力，再經(jīng)過縮尺比換算為實(shí)船上的砰擊壓力載荷。
　　在計(jì)算之前，為了驗(yàn)證CFD方法計(jì)算砰擊壓力載荷的準(zhǔn)確性，本文針對(duì)兩個(gè)模型試驗(yàn)開展了模擬仿

3、真計(jì)算。經(jīng)過研究對(duì)比，采用了PISO求解算法，多相流模型VOF，標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型湍流求解方法以及動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，使用Fluent軟件對(duì)模型試驗(yàn)進(jìn)行了模擬計(jì)算，探討了網(wǎng)格大小以及時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)砰擊壓力、加速度、速度等結(jié)果的影響，并將模擬計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了采用CFD方法計(jì)算砰擊壓力載荷的可行性。
　　本論文針對(duì)某VLCC船給出了使用兩步法的計(jì)算實(shí)例，首先是采用基于三維勢(shì)流理論的水動(dòng)力學(xué)軟件WASIM對(duì)船體在規(guī)則波中和不規(guī)則

4、波中航行時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行預(yù)報(bào)，得到了計(jì)算點(diǎn)發(fā)生砰擊時(shí)的最大船波相對(duì)速度，并擬合出該時(shí)刻的船波相對(duì)速度公式。然后采用上述的CFD計(jì)算方法，根據(jù)以上得到的船波相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，針對(duì)剖面模型入水砰擊進(jìn)行了模擬，得到了剖面上計(jì)算點(diǎn)的砰擊壓力曲線。
　　同時(shí)，某研究所針對(duì)該船進(jìn)行了模型試驗(yàn)，測(cè)得了船體模型在波浪中航行過程中測(cè)點(diǎn)的砰擊壓力情況，而且本文介紹了《散貨船油船協(xié)調(diào)版共同結(jié)構(gòu)規(guī)范》計(jì)算砰擊載荷的方法，并且根據(jù)規(guī)范要求對(duì)計(jì)算點(diǎn)的砰擊載荷也進(jìn)行了