船舶阻力及粘性流場的數(shù)值模擬.pdf

1、當(dāng)前船舶阻力的預(yù)測大多數(shù)是用經(jīng)驗公式來估算，或者做模型試驗換算到實船阻力。前者有估算不準(zhǔn)且得不到船舶周圍流場的實際情況，而后者雖能較準(zhǔn)確的估算實船的總阻力，但依然對船舶的周圍流場、尾流場不能精確描述。而且模型試驗還受到模型尺寸等實際因素制約不能進(jìn)行特殊情況下的試驗。模型試驗還花費巨大以至增加了造船成本。 隨著計算機的快速發(fā)展，船舶計算流體力學(xué)(簡稱CFD)方法在計算能力和實用化方面都發(fā)生了深刻的變化。其計算船舶的阻力和模擬周圍流

2、場的流動細(xì)節(jié)的功能越來越強，精度上基本能達(dá)到工程應(yīng)用要求，而且花費較模型試驗少很多。 本文采用目前廣泛應(yīng)用的商業(yè)計算流體力學(xué)通用軟件FLUENT數(shù)值模擬具有自由液面的船舶的粘性流場，自由液面采用VOF(Volume Of Fluid)法進(jìn)行處理。計算對象是已經(jīng)做過詳細(xì)試驗，比較成熟的系列60船型。通過大量的試算，選取一個合適的湍流模式，并確定湍流參數(shù)。將計算結(jié)果與經(jīng)驗公式估算結(jié)果和模型試驗結(jié)果進(jìn)行比較，給出波高、速度矢量等計算值

3、。然后參考這一算例，又模擬計算了一條實尺度油船的摩擦阻力和粘性流場。 數(shù)值計算模擬結(jié)果表明，F(xiàn)LUENT可以比較精確的預(yù)報船舶的摩擦阻力。對于小尺度的船模，預(yù)報的總阻力相差在20％以內(nèi)。VOF法可以較好的反映出船體興波情況。通過與無自由液面的結(jié)果比較，清晰的顯示出自由液面對船舶粘性流場的影響。而且真實的模擬出實尺度船舶流場的壓力、流線情況。 這為商業(yè)計算流體力學(xué)軟件FLUENT在計算具有自由表面的船舶阻力方面和其他性能研