三體船構(gòu)型變化對(duì)流場(chǎng)和阻力的影響研究.pdf

1、21世紀(jì)己被認(rèn)為是海洋的世紀(jì),海洋考察、開(kāi)發(fā)利用、海運(yùn)、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(guó)家進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和理論研究,并已有若干實(shí)船投入使用。三體船側(cè)體的存在使船體周?chē)鲌?chǎng)變得十分復(fù)雜,同時(shí)也使三體船水動(dòng)力發(fā)生很大變化,如何準(zhǔn)確模擬三體船周?chē)鲌?chǎng)分布、優(yōu)化側(cè)體布局、改善三體船體水動(dòng)力性能成為了學(xué)者研究的熱點(diǎn)。
　　 本文首先探討了FLUENT軟件在計(jì)算三體船阻力中的可

2、行性,通過(guò)與試驗(yàn)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的偏差。總體精度可以保證其被用來(lái)作為三體船布局優(yōu)化的一種工具,然后,對(duì)五種常用的湍流模式進(jìn)行了比較,分析得出針對(duì)該船型和該網(wǎng)格劃分格式下,在預(yù)報(bào)阻力方面κ-ω類(lèi)湍流模型要優(yōu)于κ-ε類(lèi)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(duì)阻力性能的影響,考慮到CFD方法在計(jì)算中耗時(shí)較長(zhǎng),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(guò)計(jì)算值與試驗(yàn)值的比較發(fā)現(xiàn)其在計(jì)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(shì),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(jìn)行了變側(cè)體布局情況下的流場(chǎng)數(shù)值模擬。通過(guò)側(cè)體布局變化對(duì)自由液面和船體表面動(dòng)壓力影響的研究,發(fā)現(xiàn)側(cè)體布局變化時(shí),對(duì)三體船艏部興波的影響較小,

4、但是會(huì)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(huì)對(duì)三體船的興波產(chǎn)生有利影響。通過(guò)阻力、自由面波形、船體表面動(dòng)壓力的比較分析,發(fā)現(xiàn)側(cè)體的不同布局方案會(huì)對(duì)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(shí),對(duì)應(yīng)的側(cè)體優(yōu)化位置不同:低速時(shí),側(cè)體位置向前布置對(duì)阻力較為有利;高速時(shí),側(cè)體向后布置對(duì)改善阻力性能有益。最后,通過(guò)對(duì)流場(chǎng)湍流強(qiáng)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